专利名称：用于数字到模拟以及模拟到数字转换器的数字补偿的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种利用反函数(anti-function)校正数字地补偿信号转换器的方法和系统，具体地，涉及数字模拟转换器。本发明还延伸到模拟数字转换器。
背景技术：
转换器，例如数字模拟转换器(DAC)，可以通过具有校正DAC的混合信号模拟解决方案来校准校正线性误差，从而补偿随机和系统误差。在该方法中，将主DAC的输出与基准或理想输出进行比较。两者之间的差值产生了被传送到校正DAC的信号，使其输出来驱动该差值趋向于零。尽管该方法对误差的减小有所作用，但其引入了其它缺点。其需要利用模拟和数字元件的混合信号解决方案，这就增加了复杂性。此外，必须严密地监测这两个DAC，以使环境条件能够对这两个DAC起到相似的影响，例如对于温度的变化具有相同的改变。由于设计的互连和分区(partition)，还使得系统的规模更大。对于模拟数字转换器(ADC)存在相同的问题。
图9示出了用于补偿数字模拟转换器误差的一种典型现有技术系统，其中主DAC90附加有校正DAC92、比较器94、求和电路96和SAR(逐次近似寄存器)逻辑98。在操作中，比较器94将DAC90的输出与理想参考值进行比较。SAR逻辑向校正DAC92提供输入以驱动求和电路96，使比较器94检测到的差值最小。在求和器96中将DAC92的输出与DAC90的输出相加并送回比较器94。如之前的背景中所述，该方法的问题之一在于DAC92和90必须匹配，以便它们对相同的外界条件有相似的响应，例如处理、电压、温度(PVT)等条件。此外，还存在附加的DAC及其相关电路的费用和复杂性的问题。再有其还使用了混合信号的方法，这增加了复杂性和成本。
美国专利号US6,292,125公开了一种用于数字模拟转换的系统和方法，其提供了一种准确和可靠的数字模拟转换方案。还系统公开了一种DAC，包括具有相关数字规模的多个模拟权重。通过接收二进制输入、从模拟权重中搜索所选定权重来进行转换，所述转换具有相关联的数字规模，然后输出所选定模拟权重的总和。该美国专利的问题在于由于利用不同权重的部件限制了构成。本领域的技术人员均知道，采用不同的规模用于匹配目的是不成功的实践。该限制导致二次影响的退化，例如温度和电压系数不匹配，这对于高性能设计也很重要。还存在较大存储器的需要，以存储用于每一个组件的权重，这对于具有许多构成组件的构造尤其如此，例如具有2N个组件的串行DAC，或如另一个美国专利文献US5,969,657所公开的，这使得转换器的权重(weight)过于庞大和复杂。权重的变换也变得更加复杂。
另一个美国专利号US6,456,112公开了一种用于校准数据转换器的系统，使用预数字误差校正码，直接反映了模拟数字转换器的每一级的作用。由从输入信号提供一个或多个预数字误差校正码来操作系统，通过使用0或1输出将所述预数字误差校正码与转移电压表达式进行比较，以改进模拟数字转换器的精度和标度(calibration)。然而，该专利的问题在于，误差码没有表示信号中的完整误差。此外，该系统对模拟数字转换器的输出数字信号的误差直接进行补偿。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有反函数校准的改进的数字补偿的数字模拟转换器(DAC)系统和方法。本发明还针对提供一种具有反函数校准的改进的数字补偿模拟数字转换器(ADC)系统和方法。
本发明的另一个目的是提供一种改进的数字补偿的数字模拟转换器(DAC)系统和方法，以完全数字地校正误差函数。
本发明的另一个目的是提供一种改进的数字补偿的数字模拟转换器(DAC)系统和方法，其成本较低，需要较少的互连组件和模拟元件，并且极大的减少对匹配元件的需要，以避免由于不同元件对变化条件响应而引起的误差。
本发明的另一个目的是提供一种改进的数字补偿的数字模拟转换器(DAC)系统和方法，消除了附加校正DAC的需要以及需要匹配校正DAC和主DAC的特性以便补偿温度或其它条件变化的附件。
本发明的另一个目的是提供一种改进的数字补偿的数字模拟转换器(DAC)系统，该系统能够集成为单一的单元，使对于例如晶片制作工艺梯度和封装应力效应的拓扑效应的设计敏感度最小，并且对于连通敏感度具有更高的可靠性。
本发明的另一个目的是提供一种具有反函数校准的改进的数字补偿的信号转换器系统和方法。
如所附的权利要求所述，本发明的特征在于一种数字补偿的数字模拟转换器系统，包括数字模拟转换器，以及用于存储与数字模拟转换器的误差函数相对应的反函数数字系数的存储设备。反函数处理器将反函数数字系数施加到数字模拟转换器的数字输入，从而对数字模拟转换器的误差函数进行数字补偿。
在模拟的角度，以较低的复杂性即可实现本发明，并且通过将数字输入施加到DAC反函数数字处理器以预处理数字输入来补偿DAC的误差函数从而实现数字模拟转换器的更可靠的补偿，并且还实现通过测量具有已知输入的DAC的输出，从测量出的输出来确定DAC的误差函数，并将误差函数与适当的数学表达式相结合以产生反函数数字系数，能够产生这些数字系数。可以将多种数字化的基函数用于创建反(误差)函数，用于补偿DAC传递函数误差。在数学领域公知的多种数字化基函数，或能够从数学教科书例如Prentice Hall 1966出版的“Linear System Theory”，W.J.Rugh，第二版中推导得到。
迄今，没有系统或方法依赖于以下事实通过使用单个数字基函数完全表示数字信号的误差，以产生数字反函数系数，从而在数字信号进入用于转换的DAC之前预处理数字信号。可以使用正交基函数来描述信号，其中最通常使用的正交基函数之一是傅立叶级数和傅立叶变换，快速傅立叶变换(FFT)技术广泛用于现实中的时域/频域信号分析。对于数字信号，Radamacher函数或Walsh函数更加有用。本申请所使用和所述的数字基函数是非基于时间的基函数，例如，非FFT，但是具体地是涉及到实际转换器传递函数，即，模拟转换器信号电平作为转换器码。
在优选的实施例中，可以具有反函数系数产生器系统，用于产生反函数数字系数。反函数系数产生器系统可以包括反函数系数产生器和开关设备，以便在校正模式中将数字反函数处理器与数字模拟转换器互连，并在校准模式中将反函数系数产生器与数字模拟转换器互连。反函数系数产生器系统包括模拟数字转换器，其输入与数字模拟转换器的输出相连；以及反函数产生器，用于在校准模式中将选定的代码通过开关设备传送到数字模拟转换器，并接收来自模拟数字转换器的数字模拟转换器输出的模拟输出的数字表示。反函数产生器系统包括存储设备，用于存储所产生的反函数数字系数。反函数产生器系统包括微处理器。
在一个实施例中，优选地，数字基函数是具有多部分输出电平的传递函数。在另一个实施例中，基函数是线性传递函数或正交基函数。理想地，通过模拟数字转换器测量与所述数字模拟转换器的输出相连的模拟电平来提供反函数系数，从而产生提供到所述反函数系数产生器的数字信号。
在一个实施例中，反函数产生器包括算术逻辑单元(ALU)和控制逻辑，其中具有实现多个数字基函数以提供所述反函数数字系数的装置和具有反函数系数存储器的任意存储设备。控制逻辑包括装置，用于将控制信号提供到所述反函数系数产生器，以及将选通信号提供到所述模拟数字转换器。
在另一个实施例中，系统包括用于使所述校准模式多次重新运行的装置，以减少所述校正模式期间的误差。
本发明的另一方面提供了一种数字补偿的模拟数字转换器系统，包括模拟数字转换器；用于存储与模拟数字转换器的误差函数相对应的反函数数字系数的存储设备；以及反函数处理器，用于将所产生的反函数数字系数施加到模拟数字转换器的数字输出，从而数字地补偿模拟数字转换器的误差函数。
在本发明的另一方面中，提供了一种数字补偿的信号转换器系统，包括信号转换器；用于存储与信号转换器的误差函数相对应的反函数数字系数的存储设备；以及反函数处理器，用于将所产生的反函数数字系数施加到信号转换器的数字信号上，从而数字地补偿信号转换器的误差函数。
本发明的特征还在于，一种数字补偿数字模拟转换器的方法，包括接收用于数字模拟转换器的数字输入数据，并提供从数字模拟转换器的误差函数推导出并且与数字输入数据相对应的反函数数字系数。将反函数数字系数施加到数字输入数据以预处理数字输入数据，从而补偿数字模拟转换器的误差函数。反函数数字系数的提供包括产生误差函数。产生误差函数包括将数字输入码提供到数字模拟转换器，模拟数字转换器测量数字模拟转换器的对应输出并实质上根据所测量到的数字模拟转换器的输出来计算误差函数。提供反函数数字系数包括选择数字基函数，从基函数和误差函数计算与所提供的数字输入码相对应的至少一个反函数数字系数。
本发明的特征还在于，一种产生用于数字模拟转换器的反函数数字系数的方法，包括选择数字基函数，并向数字模拟转换器提供数字输入码。测量与输入码相对应的数字模拟转换器的输出。实质上根据所测量的输出和误差函数来计算数字模拟转换器的误差函数，并根据反函数数字系数来计算数字基函数。
本发明的特征还在于，一种数字补偿的数字模拟转换器系统，包括数字模拟转换器；以及反函数系数产生器系统，用于计算与数字模拟转换器的误差函数相对应的反函数数字系数。其中具有反函数处理器，用于将反函数数字系数施加到数字模拟转换器的数字输入，从而数字地补偿数字模拟转换器的误差函数。
在优选的实施例中，反函数系数产生器系统包括反函数系数产生器；以及开关设备，用于在校正模式中将数字反函数处理器与数字模拟转换器互连，并在校准模式中将反函数系数产生器与数字模拟转换器互连。该反函数系数产生器系统包括模拟数字转换器，其输入与数字模拟转换器的输出相连；以及反函数产生器，用于在校准模式中将选定的码通过开关传送到数字模拟转换器，并接收来自模拟数字转换器的从数字模拟转换器输出的模拟输出的详细表示。反函数产生器系统包括微处理器。
本发明还提供了一种数字补偿的模拟数字转换器的方法，包括步骤接收用于模拟数字转换器的数字信号数据；提供从模拟数字转换器的误差函数推导出并且与数字信号数据相对应的反函数数字系数；以及将反函数数字系数施加到所述数字输入数据以预处理所述数字输入数据，从而补偿所述模拟数字转换器的误差函数。
在本发明另一方面，提供了一种数字补偿信号转换器的方法，包括接收用于信号转换器的数字信号数据；提供从信号转换器的误差函数推导出并且与数字信号数据相对应的反函数数字系数；以及将反函数数字系数施加到所述数字信号数据以预处理所述数字信号数据，从而补偿所述信号转换器的误差函数。
本发明还提供一种计算机程序，包括用于使计算机程序执行上述方法至少之一或全部步骤的程序指令，其可以体现为记录介质、载体信号或只读存储器。
根据以下优选实施例和附图，能够向本领域技术人员说明其它目的、特点和优点，其中图1是根据本发明的数字补偿的数字模拟转换器系统的简化方框图；图2是图1的数字反函数电路的更详细的方框图；图3A是示出了除图2的数字反函数电路以外的反函数系数产生器系统的更全面的方框图；图3B是示出了图3A的数字反函数电路和反函数系数产生器系统的可选结构的方框图；图3C是示出了图3A的数字反函数电路和反函数系数产生器系统的另一结构的方框图；
图3D是示出了图3A的数字反函数电路和反函数系数产生器系统的另一结构的方框图；图4是示出了根据本发明的校准方法的流程图，以获得反函数数字系数；图5是示出了根据本发明的通过应用反函数数字系数进行的校正方法的流程图；图6是未校正的DAC输出传递函数、理想线性传递函数以及误差和反函数的演示；图7是反函数处理器电路的示意方框图，用于将校正的反函数数字系数加到复原(recondition)的DAC数字输入；图8是反函数产生器的示意方框图，用于产生校正的反函数数字系数；图9是使用校正DAC来校正主DAC的现有技术电路的方框图；图10是单级模拟数字转换器(ADC)的方框图；图11是典型多级ADC结构的方框图；图12是根据本发明的数字补偿的模拟数字转换器系统的简化方框图；图13是图12的数字反函数电路的更详细的方框图；图14是示出了除图13的数字反函数电路以外的反函数系数产生器系统的更全面的方框图。
具体实施例方式
除下述一个或多个优选实施例以外，本发明可以有其它实施例并且能够按照各种方式执行或实践。因此，注意本发明并不局限于下文所述或附图所演示的举例说明的构造细节和组件的布局。此外，为了简明，只将对DAC的数字输入进行数字补偿的实施例来详细说明本发明。可以理解，可以以与DAC相反的方式，对传统模拟数字转换器的输出数字信号使用本发明。在两种情况下，可以通过数字转换器信号的数字补偿来补偿误差函数。
图1示出了根据本发明的数字补的偿数字模拟(DAC)转换器系统10，包括具有要补偿的传递函数(未示出)的数字模拟转换器12；以及数字反函数电路14，该电路将数字输入X1与DAC12阻断，在将X1作为输入X2传送到DAC12之前进行预处理，以补偿DAC12的误差函数。因此DAC系统10的传递函数实质上恰好是DAC12所希望的传递函数。当通过数字校准测量并补偿DAC误差时，在校准中能够包括DAC参考路径中的误差和DAC输出与选定的ADC检测点(sense point)之间的任意附加误差源。这使得DAC校准能够吸收并补偿相关的误差源。
反函数电路14用于数字地提供补偿传递函数，以便利用数字、量化的基函数来实质上减少或去除数字模拟转换器的误差函数。本发明的反函数系数产生器是一个系统，用于测量模拟信号误差函数，实质上是利用基函数来计算DAC12误差函数的量化反函数并存储合成的系数。
数字反函数电路14可以包括图2的反函数处理器16和存储器18。存储器18或其它存储设备存储与数字模拟转换器12的误差函数相对应的反函数数字系数。反函数处理器16将储存装置或存储器18中的反函数数字系数用于数字模拟转换器12，以便数字地补偿数字模拟转换器12的误差函数。
此外，还包括反函数系数产生器系统20，如图3A所示，该系统包括反函数系数产生器22，而它包括例如存储器24的设备和微处理器26。还包括开关电路28和模拟数字转换器30。在校正模式中，开关28将反函数处理器16的输出X’1传送到DAC12的输入。如前所述，反函数处理器16使用存储在储存装置或存储器18中的反函数数字系数。当在线路32上传送校准信号时，在校准模式中实现这些操作，校准模式涉及反函数产生器22，线路34上的旁路信号使开关28停止从反函数处理器16向DAC12提供输入X’1，而代之以提供输出X”1。此时，反函数系数产生器22通过开关28向DAC12提供数字码；模拟数字转换器30测量DAC12的模拟输出，并在线路34上向反函数系统产生器22提供数字信号。这里，将所测量的DAC12的输出与理想输出进行比较，误差函数系数或者在此时或者当得到所有的码和测量时产生。反函数系数产生器22根据存储在储存器24中的误差函数来计算反函数数字系数，并通过反函数处理器16将它们提供到存储器18中以便存储。当去除了校准信号时，则开关28能够将反函数处理器16的输出X’1直接施加到DAC12上。
尽管在图3A中将反函数数字系数存储在储存装置或存储器18中，当需要时由反函数处理器16提供，这不是本发明必须的限制，例如，如图3B所示，可以根据需要由图3B的反函数系数产生器22a产生反函数数字系数并当请求时将其直接提供到反函数处理器16。在这种情况下，通常，储存器24a不存储DAC12输出的测量值，而是存储这些测量值的误差函数，该误差函数经过计算并存储在存储器24中。当利用代码请求并识别时，检索这些误差函数系数的任意一个或多个并使之与基函数相结合，以便在实质上计算反函数数字系数。代替误差函数，将来自DAC12的测量输出的原始数据存储在储存器24a中，在这种情况下，将反函数系数的计算之前的误差函数的第一次计算作用作为所需要的基函数。图3B所示的该方法消除了较大存储器或存储器18的需要，但需要更大的储存器24a，以便存储原始数据或测量数据，或可选地，误差函数。还需要更大的处理能力，以便当每一次反函数处理器16进行新请求时，计算系数。
现在参考图3C到3D，示出了本发明的可选实施例。在这些实施例中，执行反函数校准而无需由多路复用器28。反函数产生器22b、22c包括通过控制反函数系数来写输出X2的功能。例如，具有一组系数，使X2＝X1。在另一个实例中，通过反函数产生器22b、22c，X2可以是可控的，以便将需要的数据提供到DAC12。尽管图3A和3B示出了其中需要开关或多路复用器28的系统，以便区分校准模式和校正模式，但这不是本发明必须的限制。图3C和3D所示的系统使用了反函数产生器22b、22c以便向DAC12提供数字代码。由ADC30b、30c测量DAC12的模拟输出，并且将数字信号分别提供到反函数系数产生器22b、22c。
尽管图3C中将反函数数字系数存储在存储设备18中，在图3D中，它们由反函数系数产生器22c根据需要来产生。
使用图3A的本发明的操作方法涉及两种模式校准模式和校正模式。图4示出了校准模式，其中步骤40首先选择基函数和具体代码，之后，在步骤42进行关于是否已经测量了所有反函数代码的比较。如果没有，在将下一个代码44传送到DAC12之后测量DAC12的输出并允许足够的稳定(settling)时间，然后，在步骤46实质上计算并存储误差函数。在步骤48中增加反函数代码计数器48，系统再次返回步骤42，或继续，直到测量的所有的反函数码。之后，在步骤50查询是否已经计算了所有的反函数数字系数。如果没有，则在步骤52根据所存储的误差函数和所选定的基函数来计算下一个反函数数字系数。然后，在步骤54存储反函数数字系数，并在步骤56中增加反函数数字系数计数器。继续该操作，直到计算了所有反函数数字系数，此时如58所示完成了系统。如前所示，无需预先存储误差函数并且无需预先计算和存储系数，而宁可需要根据图3B所示的要求来进行。
在图5的校正模式中，系统在步骤60接收例如X1的DAC数字输入数据，然后在步骤62从存储器中检索对应的反函数数字系数。在步骤64将这些反函数数字系数应用到数字输入数据X1，以获得校正的数字输入数据X2。然后，在步骤66，将校正的数字输入数据施加到DAC。按照这种方式，预处理了DAC的输入，以补偿DAC的误差函数。
参考图6能够更容易地理解不同的函数，其中示出了未校正的DAC输出70和理想线性传递函数72。可以使用可选的传递函数，例如对数传递函数。可以用于DAC12中的传统线性传递函数方程1是Y＝n*[(Vref+-Vref-)/2N]+Vref-方程1其中Y＝DAC输出电平n＝DAC代码N＝DAC的分辨率两者的差值确定了误差函数74。产生反函数或反误差函数76，以补偿误差函数74，并导致DAC的输出更加逼近理想线性传递函数72。因此，通过反函数76预处理输入，来补偿误差函数。利用数字基函数来产生误差函数，以便近似需要的形状，例如在图6中，使用了五段直线近似来演示号技术，其中每一段直线80、82、84、86和88是传递函数的部分的输出电平的部分，可以利用y＝mx+c形式的线性方程来定义。从上述方程1可以理解，表达式[(Vref+-Vref-)/2N]表示与DAC码相乘的斜率M。
在图7中，由标号110来表示反函数产生器的实现的方框图。该实现包括算术逻辑单元(ALU)111、控制逻辑112和可选存储设备或存储器113。存储设备113是可选的，如果存在，则可以是反函数产生存储器或反函数系数产生器存储器。
本领域技术人员回理解，取决于选定的基函数，可以使用反函数产生器110的各种实现。控制逻辑112能够用于实现多个函数。可以使用串行和并行算法，根据基函数所需运算可以通过包括更多基本算法块(加法器、减法器、乘法器、除法器)来并行地进行算术运算。输出X2可表示为由加法器/减法器块114产生，但也可以表示为由乘法器/除法器块115产生。
在图8中，示出了反函数系数产生器的实现的方框图，由标号100表示。其包括ALU101、控制逻辑102、校准码存储块103和可选存储器104。控制逻辑102向其它块提供控制信号并向ADC30、30b、30c提供选通信号。可通过与图7相似的形式，由专用逻辑实现图8所示的块，或可通过编程通用处理器或数字信号处理器(DSP)来实现图8所示的块。
在实际中，电子设备噪声和电磁干扰可能会将误差引入校准步骤的精度。在图8的实现中，校准检查可以用于监控校准的精度。通过提供在确定的校准周期的校准循环能够发起重新校准。校准周期能够运行多次以去除随机或伪误差，这些误差从第一校准周期就可被存储在校准系数种。输出x1对x2的分辨率是一个设计变量。利用比需要更大的转换器分辨率能够更精确地校准转换器，即，对于DAC校准而言x2的分辨率大于x1的分辨率，而对于ADC则相反。
可以用于近似必要反误差函数的形状的其它基函数可包括多项式方程，例如更高阶的多项式方程。
模拟数字转换器(ADC)执行数字模拟转换器(DAC)的逆传递函数。图10示出了通常由标号120表示的单级ADC结构图，包括采样保持电路121(不是必须，但传统使用)；DAC函数123；和数字状态机124，用于驱动DAC并使用从比较器122获得的COMPOUT，根据判定来决定模拟输入信号电平。ADC数字除数信号DOUT可以与DAC输入信号DACDATA相同，也可以不同。如果DAC分辨率N1与ADC分辨率N2相同，则它们通常是相同的。因此，尽管图10同时示出了DACDATA和DOUT，也可以只需要DACDATA。尽管存在ADC构造的多种形式，例如德耳塔-西格马构造，然而，在简单结构中，DAC123、比较器函数122和数字状态机124都是公用的。因此，本领域技术人员可以理解的是，ADC线性传递函数误差与DAC传递函数中的误差强相关。
在另一个实施例中，图11示出了通常由标号130表示的多级ADC方框图。例如是流水线或大多数也是德耳塔-西格马ADC拓扑的多级ADC使用传统公知子转换器132、133、135、136和137来进行操作，以便结合采样保持电路131和数字求和逻辑134来提供多级。剩余模拟信号从一级通往另一级，用于进一步的转换。最终转换的输出信号与级的总和(可能是数字校正或合并(merge))形式相对应。所述数字校准系统和方法在构造与电路实现独立，可以用于单级或多级拓扑。ADC还能够以非常相似但相反的方法将数字传递函数校准用于DAC，以获得希望的ADC系统传递函数。
图12和13示出了典型的ADC120，具有通常由标号140所示的数字反函数校正电路14，其实质上与图1的DAC相反。反函数校正电路包括如DAC实施例中所述的数字反函数处理器16和可选存储器18。可以理解，以上述详细的DAC系统和方法的所有辅助特点均适用于ADC系统和方法。
图14示出了具有数字反函数校正的ADC系统140。已知的模拟信号源需要用来将模拟校准信号传送到ADC120。虚线141所示的同步/控制信号需要用来在适当的时间更新数字。如果例如基准时钟的公共同步源独立计时，则不需要同步。在DAC校准模式下，反函数系数产生器22能够计算相对于所需传递函数的误差函数。注意，由用于ADC的模拟信号来定义传递函数，如果需要，可以慎重地将其用于校准非线性TF。模拟信号精度是校准限制，主要考虑例如热、高斯或白噪声的电噪声和例如电磁干扰(EMI)的非电噪声。利用该系统和技术。能够在具体设计的分辨率和范围内数字补偿ADc120的传递函数(TF)，以实质上获得希望的传递函数。可以理解，需要量化并理解用于测量DAC反函数校准所需输出电平的ADC120的传递函数和转换噪声，以便建立在具体系统实施例中将会实现的校准。
参考附图所述的本发明的实施例包括计算机设备和/或在计算机设备中执行的处理。例如，通过与存储器相连的数字信号处理器(DSP)引擎、微控制器或数字状态机(取决于应用)能够执行反函数数字系数的产生。将用于产生反函数系数的参数的指令存储在例如EPROM的存储器中。取决于所需的应用，能够提供或编程用于DSP引擎的函数的逻辑实现。本发明还扩展到计算机程序，具体计算机程序，以执行存储为或适于实现本发明的载体的指令，例如C++。根据本发明实施例，程序可以是源代码、目标代码或代码中间源的形式，或例如部分符合形式或适于在根据本发明的方法的实现中使用的任意形式的目标代码。载体可包括存储介质，诸如CD ROM的ROM，例如软盘或硬盘的磁记录介质。载体可以是通过电缆、光缆或通过无线电或其它装置传输的电子或光信号。
尽管在一些图中示出了本发明的具体特点而没有在其它图中示出，这是为了方便，只将每一个特点与根据本发明的任意或所有其它特点相结合，要广泛和全面地解释这里使用的词汇“包括(including或comprising)”和“具有(having或with)”，并不将其局限于任意的物理互连。此外，没有将主题应用中公开的任何实施例作为仅有可能的实施例。
本领域技术人员能够理解其它实施例并且包括在以下权利要求中。
权利要求
1.一种数字补偿的数字模拟转换器系统，包括数字模拟转换器；存储设备，用于存储与数字模拟转换器的误差函数相对应的反函数数字系数；以及反函数处理器，用于将产生的反函数数字系数施加到数字模拟转换器的数字输入，从而数字地补偿数字模拟转换器的误差函数。
2.根据权利要求1所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于还包括反函数系数产生器系统，用于产生所述反函数数字系数。
3.根据权利要求2所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数系数产生器系统包括模拟数字转换器，其输入与所述数字模拟转换器的输出相连，所述反函数产生器用于在校准模式中将选定的代码通过开关设备传送到所述数字模拟转换器，并接收来自所述模拟数字转换器的由数字模拟转换器的模拟输出的数字表示。
4.根据权利要求2所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数系数产生器系统包括反函数系数产生器；以及开关设备，用于在校正模式中将所述数字反函数处理器与所述数字模拟转换器互连，并在校准模式中将所述反函数系数产生器与所述数字模拟转换器互连。
5.根据权利要求4所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数产生器系统包括存储设备，用于存储所产生的反函数数字系数。
6.根据权利要求4所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数产生器系统包括微处理器。
7.根据权利要求1所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于根据与数字输入数据相对应的数字模拟转换器的误差函数来产生反函数数字系数。
8.根据权利要求7所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于误差函数和数字基函数用于计算反函数数字系数。
9.根据权利要求8所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于数字基函数是具有多部分输出电平的传递函数。
10.根据权利要求8所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于基函数是线性传递函数。
11.根据权利要求8所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于数字基函数是正交基函数。
12.根据权利要求1或2所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于通过模拟数字转换器测量与所述数字模拟转换器的模拟输出来提供所述反函数系数，从而产生提供到所述反函数系数产生器的数字信号。
13.根据权利要求3所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数产生器包括算术逻辑单元(ALU)和控制逻辑，其具有实现多个数字基函数以提供所述反函数数字系数的装置。
14.根据权利要求13所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数产生器还包括具有反函数系数存储器的可选存储设备。
15.根据权利要求13所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述控制逻辑包括提供这样一种装置，其用于将控制信号提供到所述反函数系数产生器，以及将选通信号提供到所述模拟数字转换器。
16.根据权利要求4所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述系统包括用于使所述校准模式多次重新运行的装置，以减少所述校正模式期间的误差。
17.一种数字补偿的数字模拟转换器系统，包括数字模拟转换器；反函数系数产生器系统，用于产生与数字模拟转换器的误差函数相对应的反函数数字系数；以及反函数处理器，用于将反函数数字系数施加到数字模拟转换器的数字输入，从而数字地补偿数字模拟转换器的误差函数。
18.根据权利要求17所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数系数产生器系统包括反函数系数产生器；以及开关设备，用于在校正模式中将所述数字反函数处理器与所述数字模拟转换器互连，并在校准模式中将所述反函数系数产生器与所述数字模拟转换器互连。
19.根据权利要求18所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数产生器系统包括模拟数字转换器，其输入与所述数字模拟转换器的输出相连，所述反函数产生器用于在所述校准模式中将选定的代码通过所述开关设备传送到所述数字模拟转换器，并接收来自所述模拟数字转换器的由所述数字模拟转换器的模拟输出的数字表示。
20.根据权利要求19所述的数字补偿的数字模拟转换器系统，其特征在于所述反函数产生器系统包括微处理器。
21.一种数字补偿的模拟数字转换器系统，包括模拟数字转换器；存储设备，用于存储与模拟数字转换器的误差函数相对应的反函数数字系数；以及反函数处理器，用于将产生的反函数数字系数施加到模拟数字转换器的数字输出，从而数字地补偿模拟数字转换器的误差函数。
22.一种数字补偿的信号转换器系统，包括信号转换器；存储设备，用于存储与信号转换器的误差函数相对应的反函数数字系数；以及反函数处理器，用于将所产生的反函数数字系数施加到信号转换器的数字信号，从而数字地补偿信号转换器的误差函数。
23.一种数字补偿数字模拟转换器的方法，包括接收用于数字模拟转换器的数字输入数据；提供从数字模拟转换器的误差函数推导出的并且与数字输入数据相对应的反函数数字系数；以及将反函数数字系数施加到所述数字输入数据以预处理所述数字输入数据，从而补偿所述数字模拟转换器的误差函数。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于提供反函数数字系数的步骤包括产生误差函数。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于产生所述误差函数包括将数字输入码提供到所述数字模拟转换器，测量所述数字模拟转换器的对应输出并根据所测量的所述数字模拟转换器的输出来计算所述误差函数。
26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于提供反函数数字系数包括选择数字基函数，以及从所述数字基函数和误差函数计算与所提供的数字输出码相对应的反函数数字系数。
27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于还包括步骤在存储设备中存储所述反数字系数。
28.根据权利要求23所述的方法，其特征在于还包括步骤测量所述数字模拟转换器的模拟输出；提供模拟数字转换器以从所述模拟输出产生数字信号；以及将所述数字信号提供到反函数系数产生器。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于还包括步骤将已校准的控制信号提供到所述反函数系数产生器，以及将选通信号提供到所述模拟数字转换器。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于还包括附加步骤在校准模式中，在确定校准周期的校准循环中使用所述已校准的控制信号，其中所述校准周期至少运行一次。
31.一种产生用于数字模拟转换器的反函数数字系数的方法，包括选择数字基函数；向数字模拟转换器提供数字输入码；测量与输入码相对应的数字模拟转换器的输出；根据所测量的输出来计算数字模拟转换器的误差函数；以及根据误差函数和数字基函数来计算反函数数字系数。
32.一种数字补偿模拟数字转换器的方法，包括步骤接收用于模拟数字转换器的数字信号数据；提供从模拟数字转换器的误差函数推导出来的并且与数字信号数据相对应的反函数数字系数；以及将反函数数字系数施加到所述数字输入数据以预处理所述数字输入数据，从而补偿所述模拟数字转换器的误差函数。
33.一种数字补偿信号转换器的方法，包括接收用于信号转换器的数字信号数据；提供从信号转换器的误差函数推导出来并且与数字信号数据相对应的反函数数字系数；以及将反函数数字系数施加到所述数字信号数据以预处理所述数字信号数据，从而补偿所述信号转换器的误差函数。
34.一种计算机程序，包括用于使计算机执行权利要求23到33任一的方法的程序。
35.一种根据权利要求34所述体现在记录介质上的计算机程序。
36.一种根据权利要求34所述体现在载体信号上的计算机程序。
37.一种根据权利要求34所述体现在只读存储器上的计算机程序。
全文摘要
本发明涉及一种数字地补偿信号转换器并且具体是数字模拟转换器的系统和方法，包括接收用于数字模拟转换器的数字输入数据，并提供从数字模拟转换器的误差函数推导出来并与数字输入数据相对应的反函数数字系数，将反函数数字系数施加到数字输入数据以预处理数字输入数据，从而补偿数字模拟转换器的误差函数。本发明可扩展到模拟数字转换器。
文档编号H03M1/10GK1703832SQ03825457
公开日2005年11月30日 申请日期2003年9月24日 优先权日2002年9月27日
发明者丹尼斯·A·登姆普西, 托马斯·G·奥德怀尔, 奥利弗·詹姆士·布伦男, 艾伦·沃尔什, 都铎·维内尔纳 申请人:阿纳洛格装置公司