一种sar-a/d变换器的制造方法_2

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0041] 如以上所提及的,可以用下面的公式来表示理想与实际电压序列之间的误差:
[0043] 为了最小化这样的INLThCTIJ直,提供了用于SAR-A/D变换器的校准的方法。
[0044] 特别地,还参考图3,SAR-A/D变换器包括用以生成Nblt比特输出码OUTPUT 9的Nblt 比特数模变换器DAC。
[0045] -方面,数模变换器DAC包括多个温度计元件η (框1)和多个二进制加权的元件 (框 2)。
[0046] 应当注意,在本校准方法的定义中,假定物理元件的二进制部分是完美的,即无误 差并且通过可用的硬件技术以最优方式设计。
[0047] 这样的二进制部分可能借助于求平均方法而用于温度计元件Tj的误差E j的高精 度测量。
[0048] 特别地,可以使用具有若干比特的第一子变换器QSB来测量相对差异E ,,因为所 测量的差异在理想地应当已经相同但实际上相似而非一致的数目之间。
[0049] 出于这一目的,将温度计元件T,的第一子集设计成要根据变换器的多个物理元件 来获得(框3),这样的第一子集定义输出码OUTPUT的MSB比特,并且二进制加权的元件N bin 的第二子集也被设计成被获得(框4),这样的第二子集Nbin定义输出码OUTPUT的LSB比 特。
[0050] -方面,由其电平的数目mi等于2NBltTh个的温度计标度(scale)S Th来定义输出码 OUTPUT,2NBltTh等于 NTh。
[0051] 有利地,上述方法包括步骤5 :测量每个温度计元件^的误差值,其使用技术人员 已知并且本文中未描述的方法来执行。
[0052] -旦测量到每个温度计元件的误差值,在上述方法的一方面,提供用于确定这些 测量的值的平均值μ的步骤(框6)。
[0053] 当平均值μ已知时,在上述方法的一方面,在框7,将多个(NThf )温度计元件Τ , 分为第一子集X和第二子集Y,每个子集包含相同数目的值X、y。
[0054] 特别地,子集X和Y中的元件x、y的数目是温度计元件T,的数目的一半。比如使 用软件算法来做出这一划分。
[0055] 这是可能的,因为下面的公式通过定义总是真的,而不管所测量的温度计元件 值:
[0057] 作为这一等式的结果,当将温度计元件T,分为以上两个子集X和Y时,则:
[0061] 这表示子集X中的温度计元件X之和(即子集X的INL)等于子集Y中的温度计 元件y之和(即子集Y的INL)的相反数,而不管划分的类型。
[0062] 假定以上内容,则第一子集X包括其值更接近所述平均值μ的温度计元件T,,只 要第一子集X中的温度计元件!;,之和的误差不比距离平均值μ最远的元件的误差值更大。 第二子集Υ包括所有剩余的温度计元件Τ,。
[0063] 比如通过软件算法来执行相应的s个值到子集X或者子集Υ的分配。
[0064] 本实用新型的方法包括:在步骤8,基于以下假定来生成温度计标度STh:
[0065] 所述温度计标度STh的每个电平m i是所述第一有序子集X中的每个值X的增量和, 其中i在0到NTh/2的范围内;以及
[0066] 所述温度计标度STh的每个另外的电平m 1是所述第二子集Y中的所有值y之和加 上按照任何顺序的子集X中的元件X的增量和,其中i在NTh/2+l到NTh的范围内。
[0067] 上述方法还包括:在框9,根据这样的温度计标度STh生成输出码OUTPUT。
[0068] 在上述方法的优选方面,第一子集X被排序使得能够减小和最小化第R温度计电 平的积分非线性误差INL的最大误差值INL r。
[0069] 优选地,在本方法中,温度计标度STh的每个另外的电平心等于第二子集Y中的所 有值y之和加上相反顺序的子集X中的元件X的增量和,其中i在N Th/2+l到NTh的范围内。
[0070] 换言之,还参考以下公式(1)到公式(2),其示出本公开内容的方法的数值实例 (其以图形和数值形式示出图3的方法的示例),应当注意,标度S Th的电平m 5到m 8被构造 为所述第二子集Y中的所有值y之和加上相反顺序的子集X中的元件X的增量和。
[0071]
[0072] 也就是,假定:
[0073] 温度计比特的数目NBltTh等于3,则温度计元件T ,的数目N th等于8 (2 3等于8),使 得温度计标度STh的电平m i的数目也等于8,
[0074] 二进制比特的数目NBltBin等于3,则二进制元件的数目ΝΒιη等于3,使得二进制标度 SBin的电平的数目也等于8,
[0075]贝1J,由具有等于8的电平叫的数目的温度计标度S Th以及由具有等于8的电平的 数目的二进制标度SBin来定义输出码OUTPUT。
[0076] 如果正是这种情况,假定温度计标度STh的N th= 8个温度计元件T ,的测量值等于 比如 ?\= 0·7,Τ2= 0·9,Τ3= 1·2,Τ4= 1· 1,Τ5= 1·3,Τ6= 0·8,Τ7= 0.9 以及 Ts= 1.4, 则计算平均值μ的步骤提供值1. 0375,尽管理想值应当是1. 0。
[0077] -旦平均值μ已知,在以上提及的划分步骤之后子集X包括等于4(即Nth=8 个温度计元件T,的一半)的数目s个值,这样的值是更接近平均值μ的值,而也包括等于 4(即N th= 8个温度计元件Τ ,的一半)的数目s个值的子集Υ用距离平均值μ更远的值 来填充。
[0078] 换言之,子集X包括4个元件 y4,每个标识其自己的值η。
[0079] 应当注意,单独地使用子集X的值而作为组(即作为等于4个值yi,..、4之 和的单个值)来使用子集Y的值 yi ...i4。
[0080] 一旦已经定义两个子集X和Y,则可以生成新的温度计标度sTh,使得温度计标度 STh的从m jlj m 4的每个电平与第一子集X的可用值X 的增量和相关联。
[0081] 特别地,第一子集X的每个值X的增量和等
其中k在0到NTh/2的范 围内,X]表示这样的第一子集X中所存储的每个值。
[0082] 因此,术语"值\..、4的增量和"意在表示以下内容:
[0083] STH=0 的位置 m0;
[0084] STH =值 X i 的位置 m i;
[0085] 3")=值x彳值x2的位置m 2;
[0086] STH =值x彳值x2+值x3的位置m 3;
[0087] STH =值x彳值x2+值x3+值x4的位置m 4;
[0088] 换言之:
[0089] 对于温度计标度STh的第一电平m i,存在子集X中的单个值,特别是第一位置^中 所存储的值,
[0090] 对于温度计标度STh的第二电平m2,存在子集X中的第一位置 Xl与第二位置x2* 所存储的值之和,以及
[0091] 对于温度计标度STh的第三电平m3,存在子集X中的第一位置 Xl、第二位置x2与第 三位置x3中所存储的值之和。
[0092] 温度计标度STh的从1115到1118的每个另外的电平与第二子集Y的所有值y 之和 加上相反顺序的子集X中的元件X的增量和相关联。
[0093] 也就是:
[0094] 温度计标度STh的电平m 5等于第二子集Y的所有值y 之和加上第一子集X中 的电平X4的值,
[0095] 温度计标度STh的电平m 6等于第二子集Y的所有值y 之和加上第一子集X中 的电平x4和X 3的值,
[0096] 温度计标度STh的电平m 7等于第二子集Y的所有值y 之和加上第一子集X中 的电平x4、x3和X 2的值,以及
[0097] 温度计标度STh的电平m s等于第二子集Y的所有值y 之和加上第一子集X中 的电平X4、X3、X2和X i的值。
[0098] 根据本方法的优选实施例,如果第一子集X中的元件X的误差之和大于各个元件X 的最高误差,则提供将所述第二子集Y中的至少一个值y与所述第一子集X中的适当的元 件X交换的步骤,如果所得到的元件之和小于通过所述交换得到的新的子集X中的元
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