一种sar-a/d变换器的制造方法_3

文档序号:10267846阅读:来源:国知局
件中 的最差的一个。
[0099] 例如,假定向每个温度计元件T,的误差值的测量提供以下值0. 97、0. 93、0. 85、 0· 98、1· 1、1· 2、1· 02、1· 05并且平均值(即理想元件)为1. 0125,则每个元件的DNL是-0· 0 420、-0· 0815、-0· 1605、-0· 0321、0· 0864、0· 1852、0· 0074 和 0· 0370。
[0100] 通过排序获得有序 DNL,即-0· 1605、-0· 0815、-0· 0420、-0· 0321、0· 0074、0· 0370、 0·0864和 0· 1852。
[0101] GOOD元件(即其值更接近平均值μ的那些元件)的选择给出具有 值-0. 0420、-0. 0321、0. 0074和0. 0370的元件,而BAD元件(即其值距离平均值μ更远的 那些元件)的选择给出具有值-0. 1605、-0. 0815、0. 0864和0. 1852的元件。
[0102] GOOD元件之和为-0. 0296,而BAD元件之和为0. 0296。
[0103] 因此,在此,半标度处的DNL为-0. 0593,其比GOOD元件的所有DNL都差。
[0104] 因此,需要GOOD元件的替选选择,其中将一个GOOD元件与BAD元件(例如第三 BAD元件代替第四GOOD元件被选择)交换,BP :
[0105] -0. 0420 -0. 0321 0. 0074 0. 0864
[0106] 同样的规则适用于BAD元件的选择,
[0107] -001605 -0. 0815 0. 1852 0. 0370
[0108] 发现等于0. 0395的半标度处的INL比新的GOOD元件的任何DNL更好。
[0109] 这一交换提供优点,诸如使得所谓的GOOD元件之和尽可能地接近所谓的BAD元件 之和,而没有引起GOOD(或者BAD)元件包括距离平均值太远的元件。实际上,由于两个和 可能彼此相反,所以理想的是(虽然实际上不可实现)两个和都应当为零(即在半标度处 的INL特性应当是完美的)。
[0110] 在本公开内容的一方面,第一子集X被排序使得第R温度计电平的积分非线性误 差(INL)的最大误差值ε !;可以被最小化。
[0111] 为了最小化积分非线性误差值(ε R INL),一方面,如ΜΙ2014Α000720(其意在被包 括在本公开内容中)中所公开的,上述方法包括:
[0112] 使用以下公式来确定误差值εκ (框5):
[0114] 其中Ej表示多个温度计元件Τ ^与所述多个温度计元件Τ ^中选择的参考温度计元 件!之间的相对失配差,R在0到N ^的范围内并且表示可用温度计元件的数目。
[0115] -方面,可以使用以下公式来测量相对失配差E]:
[0117] 其中NTh表示温度计元件的数目2NBltTh;并且
[0118] Ttot是所述多个温度计元件Tj的总值,能够使用以下公式来计算总值T tot:
[0120] 可以在以下公式(3)到公式(8)中找到以上公式的数学证明,公式(3)到公式(8) 示出定义误差值預1^的最重要的步骤(其中示出检查校准方法的正确性所需要的数学计 算)。
[0127] 特别地,公式(3)到公式(8)示出用于误差值INLR的公式(即第R温度计电平 的积分非线性误差(INL))可以取决于E,,即取决于多个温度计元件T,与选自数模变换器 (DAC)的多个温度计元件T,的参考温度计元件之间的相对差,如用以下公式测量的:
[0129] 可以使用以下公式来确定(框5)差分非线性值(DNL):
[0131] -方面,还可能可以通过使用求平均方法来测量温度计元件T,的误差E
[0132] -方面,为了测量温度计元件T,的失配E ,,如果这些温度计元件T,被实现为电容 器C(参见图7),则可以有使用以下公式检查所述比较器(Comp)的所述输入端子上的输入 电压(VINe)的步骤:
[0134] 其中Σ C表示所述温度计元件之和,Cthraf是参考温度计元件,C thx是被测量的温度 计元件,V"fP是在采样期间在所述参考温度计元件上以及在所述检查步骤期间在所述被测 量的温度计元件上求得的第一参考电压,v rafN是在采样期间在所述被测量的温度计元件上 以及在所述检查步骤期间在所述参考元件上、以及遍及所述变换在所有其它温度计元件上 求得的第二参考电压,A V是所述误差E,的测量值。
[0135] 可以通过确定温度计元件Tj的适当的致动排列P来最小化以上识别的误差INL R 用于更准确的校准。
[0136] 出于这一目的,最小化或减小第R温度计电平的所述积分非线性INL误差值INLr 的最大值的以上提及的方法步骤包括:
[0137] 针对每个电平R识别所述误差值INLR的最大值;
[0138] 针对之前定义的数目P个排列重新计算积分非线性误差值INLR;以及
[0139] 从所述数目P个排列中选择减小或使得所述误差值預"最小化的排列。
[0140] 然而,虽然这一最小化步骤有效,然而仍然存在要通过方法来处理的过量高数目 的排列,即理论上对应于温度计的数目的阶乘,例如6比特温度计码变换器的情况下的64。
[0141] 因此,必须在不处理64个排列以致动温度计元件的情况下来使最大绝对误差INLr 最小化。
[0142] 这可以例如使用元启发式(metaheuristic)算法来进行,诸如模拟退火算法、禁 忌(tabu)搜索算法或者遗传算法,但是另外,优选地使用确定性(deterministic)方法来 进行以上操作。
[0143] 鉴于使用确定性方法,应当注意,对于"完美的"DAC变换器,每个温度计元件1必 须具有"完美的"值,即T ldMl。
[0144] 如果情况不是这样(即如果变换器不是完美的),则每次添加温度计元件TThOTM 时,INL误差都应当改变 T Thermo 0
[0145] 实际上,每个温度计元件受到被定义为DNLTh_。的误差的影响,如公式(3)到公式 (8)所示,01€^_ £]表示差分非线性,即理想的模数变换步骤与实际模数变换步骤之间的差 异。
[0146] 鉴于以上描述,假定以其平均值为中心的温度计元件T,的高斯布置(其中平均值 根据定义为T ldeal),这表示很多温度计元件^应当接近平均值,以具有小的DNL误差,并且 其中INL特性误差的开始和结束点为零,则可以"构造(construct)"非常接近最佳序列的 温度计码序列。
[0147] 出于这一目的,具有最大DNL误差的元件必须被识别并且以理想INL特性为中心, 或者以等同的方式,其DNL WOTSt必须以零为中心。
[0148] 特别地,在优选方面,上述方法使用具有最小DNL误差的温度计设置中的元件提 供最差温度计元件的DNL误差(具有相反符号)的1/2的足够准确的逼近(从0或者标度 终点值)。
[0149] 应当注意,在构造 INL特性时,不应当超过±1/2DNLWOTSJ9 INL误差。
[0150] -旦最差温度计元件被确定并且关于积分非线性INL特性集中,通过重复上述过 程但是不从〇(或者标度终点值)开始而是从由上一所确定的元件(最差元件)限定的位 置开始来确定第二最差元件。这将提供用于该特定DAC的最佳可能的INL性能。
[0151] 特别地,应当针对每个温度计元件^计算差分非线性DNL误差值DNL ,,并且应当 选择具有最高差分非线性DNL误差值DNLj,的温度计元件T /。
[0152] -旦确定具有最高误差值DNLj的温度计元件T /,这样的误差值DNLf关于变换器 的理想变换特性集中。
[0153] -旦定位这样的值DNL,,,并且为了达到用理想特性表示的值,对所述多个温度计 元件的最小差分非线性DNL误差值DNL,求和,直到接近所述温度计元件T /的值的一半。
[0154] 因此,重复从所述多个温度计元件^中的剩余温度计元件中选择具有最高差分非 线性DNL误差值的温度计元件。
[0155
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