專利名稱：模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中的靜態(tài)誤差的校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到采用連續(xù)近似程序來校正模-數(shù)轉(zhuǎn)換器中的靜態(tài)誤差，并且涉及到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，特別涉及到具有內(nèi)置糾錯(cuò)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
現(xiàn)有技術(shù)的背景和狀態(tài)在無線通信設(shè)備中，通常必須將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。另外，準(zhǔn)備由設(shè)備發(fā)送的數(shù)字信號(hào)往往又要轉(zhuǎn)換成模擬形式。

圖1表示在這樣的通信中采用的一種典型簡化電路的示意圖。一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)1被連接到輸入線5上，并且將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供給一個(gè)信號(hào)處理器9，后者又將信息送給圖中沒有表示的用戶電路。在實(shí)際的實(shí)施例中，ADC所具有的傳遞函數(shù)都包括誤差。這種誤差會(huì)導(dǎo)致信噪比(SNR)和無寄生動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)的性能惡化。在典型的應(yīng)用中，輸入線5被連接到從一個(gè)天線10接收信號(hào)的某種射頻接收設(shè)備8上。
存在于ADC轉(zhuǎn)換操作中的這一類誤差被稱為靜態(tài)誤差，并且被定義為與ADC的實(shí)際輸入信號(hào)無關(guān)的那些誤差。這些誤差在時(shí)間上大致是穩(wěn)定的，或者是變化很慢，因此在下文中假設(shè)其在時(shí)間上是不變或恒定的。典型的例子包括匹配特性。
本文所述的ADC采用一種連續(xù)近似程序，并且稱其為SA-ADC。另外還采用了二進(jìn)制搜索和子區(qū)域化，并且在子區(qū)域化步驟中采用了冗余碼，參見Jan-Erik Eklund，“A/D conversion for sensorsystems”，和Thesis，Linkopings Universitet，1998，Jiren Yuan，Christer Svensson，“A 10-bit 5-MS/s Successive ApproximationADC Cell Used in a 70-MS/s ADC Array in 1.2μm CMOS”，IEEE Journalof Solid State Circuits，Vol.29，No.8，pp.866-872，Aug.1994以及“SPT7860，10-BIT，40MSPS，175mW A/D CONVERTER”，Data sheet，7/24/96，Signal Processing Technology，Inc.，4755 Forge Road，Colorado Springs，Colorado 80907，USA。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是采用無需特別修整的信號(hào)為ADC特別是并行ADC提供一種有效的數(shù)字糾錯(cuò)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于校正ADC中的靜態(tài)失配的方法和裝置。
本發(fā)明在數(shù)字域中提供了一種用于校正模擬域中的靜態(tài)，特別是匹配誤差的方法。該方法可以執(zhí)行以下的步驟1. 測量ADC輸出的未校正數(shù)字值的實(shí)際直方圖。
2. 根據(jù)測量直方圖估計(jì)預(yù)期直方圖。
3. 根據(jù)預(yù)期直方圖計(jì)算測量直方圖的偏差。
4. 根據(jù)計(jì)算的偏差計(jì)算出一個(gè)校正表。
5. 用來自校正表的值校正輸出數(shù)據(jù)，對未校正數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，也就是將該值加入未校正數(shù)字值。
還可以校正并行ADC中ADC單元的增益和偏移誤差。提供了一種具有參考電平發(fā)生器的ADC，它產(chǎn)生的粗略參考電平具有良好的穩(wěn)定性，但是仍然不需要過多的部件來提供精細(xì)參考電平。
附圖簡介以下要參照附圖用非限制性實(shí)施例來解釋本發(fā)明，在附圖中圖1是無線電信號(hào)接收裝置的一個(gè)示意圖；圖2是ADC的電路圖；圖3a，3b是子區(qū)域化的示意圖；圖4a，4b是冗余子區(qū)域化的示意圖；圖5a，5b是冗余子區(qū)域化的示意圖，分別用于粗略參考電平之間過大和過小的步幅；圖6的曲線表示用于一種輸入正弦信號(hào)的輸出碼的分布；圖7a，7b是冗余子區(qū)域化的示意圖，分別用于兩個(gè)粗略參考電平與分別比兩個(gè)粗略參考電平中較高的一個(gè)稍低和稍高的輸入信號(hào)之間過大的步幅；圖8是用于具有靜態(tài)誤差的一種ADC的輸出碼的一個(gè)模擬直方圖；圖9是用于具有不同靜態(tài)誤差的一種ADC的輸出碼的一個(gè)模擬直方圖；圖10的示意圖表示一個(gè)13-位ADC的子區(qū)域化級(jí)；圖11的示意圖表示用圖10的子區(qū)域化級(jí)進(jìn)行輸出編碼的計(jì)算；圖12的示意圖表示為粗略參考電平的誤差計(jì)算出的誤差；圖13a，13b分別用曲線表示了為粗略參考電平的靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換誤差計(jì)算出的誤差；圖14用曲線表示了粗略參考電平具有靜態(tài)匹配誤差的一種ADC的模擬直方圖；圖15用曲線表示了根據(jù)圖14的直方圖估算出的預(yù)期的高斯分布；圖16用曲線表示了用于具有匹配誤差的一個(gè)ADC的模擬和預(yù)期的直方圖；圖17用曲線表示了具有誤差的粗略參考電平的預(yù)期直方圖；圖18用曲線表示了類似于圖14的粗略參考電平具有靜態(tài)匹配誤差的一種ADC的模擬直方圖；圖19用曲線表示了對圖18的直方圖進(jìn)行低通濾波后獲得的一個(gè)直方圖；圖20是按照現(xiàn)有技術(shù)的ADC中的控制和計(jì)算單位的一個(gè)方框圖；圖21是在具有靜態(tài)糾錯(cuò)的ADC中的控制和計(jì)算單位的一個(gè)方框圖；圖22是由圖21的控制和計(jì)算單位中的計(jì)算單位所執(zhí)行的步驟流程圖；圖23是一種并行ADC器件的方框圖；圖24的示意圖表示在一個(gè)并行ADC器件中各單元的轉(zhuǎn)換時(shí)間；圖25的方框圖表示各單元具有增益和偏移誤差的一種并行ADC的一部分；圖26是由用于執(zhí)行增益和偏移校正的并行ADC的各單元內(nèi)的控制和計(jì)算單位中的計(jì)算單位所執(zhí)行的附加步驟流程圖；圖27是在用于執(zhí)行增益和偏移校正的并行ADC的各單元內(nèi)的控制和計(jì)算單位中的計(jì)算單位的方框圖；圖28是用于并行ADC的一種公用參考電平發(fā)生器的電路圖；圖29是用于并行ADC的一種僅僅部分公用的參考電平發(fā)生器的電路圖；圖30是單獨(dú)用于并行ADC中各單元的參考電平發(fā)生器的電路圖，以及圖31的電路圖表示具有單個(gè)計(jì)算單位的一種并行ADC，用于計(jì)算一種估算或?yàn)V波的模型分布。
最佳實(shí)施例的說明采用連續(xù)近似的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(SA-ADC)可以使用一種二進(jìn)制搜索方法。然后將一個(gè)輸入信號(hào)的采樣值Vs和一個(gè)序列的已知參考值相比較。從具有多個(gè)輸出信號(hào)或參考電平的一個(gè)參考源中選擇參考值。在比較中對數(shù)字碼x采用的輸出參考信號(hào)是VR(x)，它是一個(gè)幅度為(x·Vunit)[V]的電壓，其中的Vunit是單位電壓。在搜索輸出碼時(shí)采用的參考信號(hào)序列是由二進(jìn)制搜索算法來確定的。首先將采樣值Vs與搜索范圍中間的參考值VR(middle)相比較。這一比較的結(jié)果就是搜索到的數(shù)字輸出字的最高有效位(MSB)，它就是與采樣值Vs偏離了最小可能量的一個(gè)參考信號(hào)VR(x)相對應(yīng)的數(shù)字碼x。根據(jù)第一比較的結(jié)果選擇一個(gè)新的參考值。如果Vs＜VR(middle)，結(jié)果就是MSB＝0，而準(zhǔn)備與Vs比較的下一個(gè)參考值就低于VR(middle)。如果Vs≥VR(middle)，結(jié)果就是MSB＝1，而準(zhǔn)備與Vs比較的下一個(gè)參考值就高于VR(middle)。然后對搜索到的輸出字中的剩下的位重復(fù)同樣的比較。
對于n-位的分辨率，所需的參考電平或數(shù)值的數(shù)量大致是2n，它可能是一個(gè)很大的數(shù)。這時(shí)就可以采用一種子區(qū)域化技術(shù)，參見M.P.V.Kolluri，“A 12-bit 500ns Subranging ADC”，IEEE Journalof Solid State Circuits，Vol.24，No.6，Dec.1989.用參考電平VRC(y)和VRF(z)的粗略部分VRC和精細(xì)部分VRF序列中所包括的參考電平來劃分需要轉(zhuǎn)換的信號(hào)Vs的總范圍，將一個(gè)粗略參考電平和一個(gè)精細(xì)參考電平相加而提供一個(gè)“合成”參考電平，然后將其與采樣信號(hào)Vs相比較，y和z都是參考電平的序號(hào)。對于“均等的”劃分，粗略和細(xì)微部分各自有2n/2個(gè)參考值，因此，ADC就有2n/2+1個(gè)參考值。其算法就是找出最小的整數(shù)y，z|Vs-(VRC(y)+VRF(z)| (1)或者是有可能找出有差別的y，zVs-(VRC(y)+VRF(z)) (1’)取可能的最小正值
y和z各自被選擇為對應(yīng)著包括n/2位的二進(jìn)制字的整數(shù)，并且都處在
的范圍內(nèi)。而對應(yīng)的數(shù)字碼就是x＝y(tǒng)·2n/2+z，這樣就有2n個(gè)可能的結(jié)果。為了完成這一任務(wù)，必須準(zhǔn)確地選擇參考值VRC和VRF。為了分析實(shí)際的效果可以采用一種硬件定向表示法找出最小的整數(shù)y，z|VS·CC-y·VCunit·CC-z·VFunit·CF| (2)可以用圖2所示的電路來實(shí)現(xiàn)。由參考發(fā)生器11，13分別通過開關(guān)15，17向電容CC和CF提供輸出參考電壓y·VCunit和z·VFunit。采樣值Vs通過從連接到參考發(fā)生器11的電極上連接到電容CC的一個(gè)開關(guān)19。沒有連接到各個(gè)參考發(fā)生器1l，13上的電容CC，CF的電極在一個(gè)節(jié)點(diǎn)N上彼此連接后通過一個(gè)開關(guān)Ss接地，并且連接到比較器2l的一個(gè)輸入，對比較器的另一個(gè)輸入提供某一小的參考電壓。比較器2l的輸出被連接到一個(gè)控制電路23，它控制參考發(fā)生器11，13和開關(guān)15，17，19，Ss，并且提供搜索到的數(shù)字輸出字x。
在圖2的電路中按以下方式執(zhí)行公式(2)用電容CC，CF對模擬值Vs采樣，在節(jié)點(diǎn)N上得到電荷(Vs·CC+O·CF)。通過對電容CC，CF施加參考電壓而減少電荷。如果某一參考電壓所產(chǎn)生的電荷近似等于節(jié)點(diǎn)N上的采樣電荷，就找到了正確的參考電平。有效參考電荷是(y·VCunit·CC)和(z·VFunit·CF)。在圖3a，3b中表示了子區(qū)域化方法的例子。
另外，在SA-ADC中可以有益地采用冗余輸出碼，參見所引用的M.P.V.Kolluri的論文。所謂冗余碼的意思是輸入采樣信號(hào)值Vs的至少某些電平有可能存在若干輸出碼。引入冗余的初衷是為了在轉(zhuǎn)換MSB的過程中處理動(dòng)態(tài)誤差。然而如下文所述，冗余碼也可以用來校正靜態(tài)誤差。冗余是通過讓精細(xì)參考具有比所需更高的電壓電平而獲得的，這樣就能比一個(gè)粗略電壓單位覆蓋更大的范圍，參見圖4a，4b。分辨率也就是最精細(xì)參考源的兩個(gè)電平之間的最小距離和沒有采用冗余的ADC中是一樣的，但是輸出字被縮短了，也就是位數(shù)比較少。在圖3b，4a和4b中表示了對Vs的同一個(gè)輸入電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換的結(jié)果。其結(jié)果應(yīng)該是相同的(＝8)。在圖4a和4b中表示了獲得這一結(jié)果的兩種途徑。
在計(jì)算兩個(gè)MSB時(shí)允許有錯(cuò)誤，仍然可以為采樣值Vs找到正確值。在圖4a中讀出的MSB應(yīng)該是y＝10BIN，但找到的卻是y＝01BIN。對于y，數(shù)碼01BIN和10BIN之間的精細(xì)參考值的序列被延長到了01BIN和11BIN之間的范圍，這樣就能找到正確的電平。在圖4b中可以找到正確的MSB，并且能夠直接采用y-值01BIN和11BIN之間的精細(xì)參考電平。
如上所述將MSB作為y，而LSB作為z。然后用它們組合成一個(gè)數(shù)字輸出碼xx＝4·y+(z-2)＝100BIN·y+(z-10BIN) (3)數(shù)值4代表精細(xì)標(biāo)度上與粗略標(biāo)度上的一個(gè)電平相等的4個(gè)電平。數(shù)值2是因?yàn)榫?xì)標(biāo)度上的兩個(gè)碼有負(fù)重疊。
參考電平的產(chǎn)生依賴于匹配無源成分。首先，電容CC和CF必須匹配，這一般都不成問題，因?yàn)樵诩呻娐分兄谱鞲呔入娙菔呛苋菀椎?。然而，要足夠好地匹配電壓電平VRC(y)＝y(tǒng)·VCunit和VRF(z)＝z·VFunit是不容易的。產(chǎn)生大量電壓電平的一種簡單和慣用的途徑是通過包括許多電阻的電阻階梯來分壓，所有電阻值都應(yīng)該相同，但是實(shí)際的電阻與上述相同的電阻值總會(huì)有小的偏差。因此，用于碼y的各個(gè)粗略電壓單位VCunit(y)＝VRC(y+1)-VRC(y)就也會(huì)有小的誤差，并且原來應(yīng)該等于y·VCunit的電平VRC(y)是Σm=0y-1VCunit(m)=Σm=0y-1(VCunit+VΔ(m))----(4)]]>其中的VΔ(y)是碼y的等于電平中的誤差。在圖5a中，電平10高于預(yù)期值，而在圖5b中則低。用實(shí)際電平VRC(y)轉(zhuǎn)換一個(gè)輸入信號(hào)，但是ADC的數(shù)字輸出x代表預(yù)期電平。
用于碼y的一個(gè)參考電平的大小或間距也就是數(shù)量VCunit(y)＝VCunit+VΔ(y)＝VRC(y+1)-VRC(y)會(huì)影響到在轉(zhuǎn)換一個(gè)或多或少具有隨機(jī)形狀的輸入信號(hào)時(shí)出現(xiàn)在電平中的碼的數(shù)量，從而提供大量的轉(zhuǎn)換值。這樣就能用統(tǒng)計(jì)方法測量其大小或間距?？梢愿鶕?jù)測量計(jì)算出一個(gè)粗略參考電平大小偏差的一種測量方法被稱為DifferentialNon-Linearity(DNL)。在測量時(shí)施加一個(gè)測試信號(hào)作為ADC的輸入信號(hào)，并且測量輸出碼的直方圖。對于具有對應(yīng)著轉(zhuǎn)換范圍的擺動(dòng)的一種標(biāo)準(zhǔn)正弦波的輸入信號(hào)，其直方圖就象一個(gè)浴缸，參見圖6。對于理想的ADC，這一直方圖是一條平滑曲線。然而，由于上述電阻值的偏差等造成的靜態(tài)匹配誤差，任何ADC的輸出碼的直方圖都會(huì)與理想曲線有偏差。用DNL值為每一個(gè)碼i來量化這種偏差或誤差，量化結(jié)果如下DNL(i)＝(#Measured(i)-#Theoretical(i))/#Theoretical(i) (5)對于圖5a所示的參考電平，假設(shè)對所有位的轉(zhuǎn)換都是準(zhǔn)確完成的，就不會(huì)獲得象圖4a所示的情況。粗略參考電平中的電平10存在匹配誤差。根據(jù)Vs，精細(xì)參考電平VRF(z)被映射到01和10之間，參見圖7a，或者是映射在10和11之間，參見圖7b。理想的情況是，輸出碼的精細(xì)參考部分應(yīng)該包含碼z＝010BIN，011BIN，100BIN或101BIN。然而，在圖7a中，精細(xì)部分只有幾個(gè)輸出值的碼z＝110BIN。碼110BIN的密度就是粗略電平y(tǒng)＝10BIN中測得的誤差。用類似的方式，精細(xì)碼z＝101BIN的碼密度在圖7b中太小了，說明對應(yīng)著碼y＝10BIN和y＝11BIN的粗略電平之間的距離過短。
模-數(shù)轉(zhuǎn)換可以提供一種數(shù)字碼。用數(shù)字碼代表由于匹配誤差而不確定的真實(shí)參考電平?？梢杂脺y得的DNL信息找出輸出碼的譯碼，并且將輸出碼映射到更方便的線性標(biāo)度上。研究圖7a和7b可以發(fā)現(xiàn)，碼y＝10BIN很可能是10.001BIN。這種信息可以用來調(diào)節(jié)所有的碼與其實(shí)際電平的匹配。
在測量具有兩個(gè)子區(qū)域級(jí)的ADC時(shí)，可以給出具有48個(gè)唯一電平的6位輸出。3個(gè)MSB和3個(gè)LSB各自給出8個(gè)電平。8個(gè)精細(xì)電平中的6個(gè)等于一個(gè)粗略電平?？梢詫⑵渑c4個(gè)精細(xì)電平等于一個(gè)粗略電平的圖4a，4b相比較。從下式中得到數(shù)字輸出碼xx＝6·y+z (6)粗略參考值的范圍是
，而精細(xì)參考值在范圍
內(nèi)具有唯一的電平。碼y＝010BIN和z＝111BIN給出的同一輸出碼是y＝011BIN和z＝001BIN，也就是19。
然后將精細(xì)參考電壓的間距從1.8V改成1.6V，以便更清楚地觀察到失配。典型的失配結(jié)果如圖7a中所示。因?yàn)榫?xì)參考值的序列有所壓縮，碼z＝111BIN在此時(shí)代表唯一的模擬值。然而，由公式(6)給出的數(shù)字解碼器不能達(dá)到這一要求。結(jié)果就是某些碼的密度過高，就象圖8的直方圖中的碼19，25，31和37那樣。
如果將精細(xì)參考電平的序列改成按照下式映射成粗略參考電平的序列x＝7·y+z (7)也就是精細(xì)標(biāo)度上的7個(gè)電平對應(yīng)1個(gè)粗略電平，所得的直方圖如圖9所示。有幾個(gè)碼變得過于稀疏，例如是碼21，28，35和42。
從圖8和9可見，DNL測量能顯示出有失配。盡管在這種情況下的失配是由外部強(qiáng)加的，仍然可以用DNL測量找到內(nèi)部失配。在測得的情況下，所有粗略電平相對于精細(xì)參考電平都具有相同的誤差。在真實(shí)情況下，粗略參考電平序列中的所有電平與精細(xì)參考電平都具有各自的關(guān)系。為了校正可以對每一個(gè)粗略參考電平采用一個(gè)列出校正值的表。
在下文所要討論的一個(gè)更加復(fù)雜但是更加實(shí)際的實(shí)施例中，ADC具有分別有4，4和5位的三個(gè)子區(qū)域級(jí)。這些碼是冗余的，并且按照圖8所示來分段。設(shè)想的碼塊A，B和C對應(yīng)著分別用來分離由四，四和五位構(gòu)成的二進(jìn)制字的子區(qū)域級(jí)。這些塊必須經(jīng)過加權(quán)組合成單個(gè)數(shù)字字。設(shè)計(jì)的加權(quán)函數(shù)是D＝(A·12+B)·12·2+C (8)其中來自各級(jí)的實(shí)際碼也被稱為A，B和C，而準(zhǔn)備從ADC送出的碼是D。A和B處在
的范圍，而C的范圍是
。輸出碼D的范圍是
，也就是稍稍大于12位。碼A，B和C有若干種組合能夠提供同樣的結(jié)果D，還有一些不應(yīng)該出現(xiàn)的組合。C的24個(gè)中間碼對應(yīng)著B的單位碼間隔，而B的12個(gè)中間碼對應(yīng)著A的單位碼間隔。
實(shí)際輸出字D應(yīng)有的偏移如下D＝(A·12+(B-Boffs))·12·2+(C-Coffs) (8’)在此處用Coffs和Boffs表示子區(qū)域級(jí)各自的偏移，它們的理想值分別等于4和2。這樣的總偏移就等于52。然而，在以下的說明中不考慮這一總偏移，因?yàn)樗鼉H僅是減去了一個(gè)常數(shù)。
在這種情況下的無冗余輸出碼是D＝(A·16+B)·16·2+C(9)因?yàn)?2小于16，最高有效位在冗余輸出碼中具有較小的權(quán)重。
A，B和C各值是由某種物理元件產(chǎn)生的，如上所述會(huì)具有匹配誤差。以后將物理電平命名為要素VA(x)，其中的x就是碼。沒有變量的VA一般代表關(guān)于A的一組物理電平。這樣，VA(3)就是對應(yīng)著數(shù)字輸出碼A＝3(MSBs＝011RIN)的物理電平。
利用一種設(shè)計(jì)極為精密的物理元件可以獲得誤差約為0.1％的匹配。然而如下文所述，這一誤差對于由10位以上構(gòu)成的總輸出字還是太大了。然而，元件值的誤差及其匹配是靜態(tài)的，可以通過本例所述的針對子區(qū)域級(jí)的統(tǒng)計(jì)學(xué)測量來解決首先按照公式(8)用作為ADC輸出信號(hào)一部分的9個(gè)LSB(B和C級(jí))形成一個(gè)字PP＝B·24+C(10)而輸出字就是(不考慮數(shù)字偏移)D＝A·288+P (11)P的范圍是
(15·24+31＝391)。P的中間288(＝12·24)個(gè)碼對應(yīng)著位于VA的各步幅之內(nèi)的那些參考電平，即在VA(x)和VA(x+1)之間，這些碼對A的各個(gè)值是唯一的，參見圖11。這樣，A中的每一步幅就和碼P中的288個(gè)步幅具有相同的權(quán)重。
由于冗余，A，B和C的若干組合會(huì)給出相同的輸出碼D例如是{A，B，C}＝{1，13，28}＝＞{A，P}＝{1，340}＝＞D＝628{A，B，C}＝{2，2，4}＝＞{A，P}＝{2，52}＝＞D＝628VP的典型精度必須比1LSB好。因此，對VP的匹配要求就是Matching_Error＜1/288＜0.35％，這可以通過上文所述的精密設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。這樣就不能考慮VC(x)和VB(x)中的誤差。對VA的精度好于1LSB的情況，對VP的匹配要求就是Matching_Error＜1/4608＜0.022％，，這是不容易實(shí)現(xiàn)的。顯而易見，對VA的要求必須比對VP的要求高，因?yàn)閂A覆蓋的信號(hào)范圍比VP大。
在校正靜態(tài)誤差時(shí)，可以用P或VP構(gòu)成的范圍測量VA中每一步幅的大小，也就是步幅或間隔ΔA(x)＝VA(x+1)-VA(x)。在實(shí)際使用ADC時(shí)執(zhí)行校正，然后將某一模擬信號(hào)送到ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，給出多個(gè)輸出數(shù)字值。對于用公式(11)計(jì)算的需要由ADC提供的每一個(gè)輸出值D都有一個(gè)用于A的值和一個(gè)用于P的值。將用于A的每一個(gè)值的碼P歸入一組。用于A＝3的P值用PA＝3表示，依此類推。這樣就能獲得16個(gè)不同的直方圖，每個(gè)直方圖用于各組PA＝x之一，x＝0，1，...，15。如果步幅高度ΔA(x)對所有x都是相同的，為了適當(dāng)選擇輸入模擬信號(hào)，直方圖就能表示出使用了288個(gè)不同的PA碼，因?yàn)槔硐氲摩(x)＝288·ΔP，其中的ΔP是P中的單位步幅。如果步幅大小ΔA(x)對一個(gè)碼x是錯(cuò)的，就使用不同數(shù)量的PA碼。用測量的結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)查詢表，在表中列出用于A碼的真實(shí)值。對于查詢表L(A)，ADC的輸出構(gòu)成是Dcorrected＝L(A)+B·24+C＝L(A)+P(12)其中的A在查詢表L中被用做一個(gè)記錄的地址。
假設(shè)對應(yīng)著ΔA＝2的步幅太寬了，并且在總范圍內(nèi)具有0.28％的誤差。這相當(dāng)于一個(gè)0.28％·16·288 LSB＝13LSB的誤差。在這種情況下，只要不存在動(dòng)態(tài)誤差，就可以采用PA＝2中的(288+13)個(gè)碼。對應(yīng)著物理步幅ΔA＝2的校正數(shù)字范圍就是ΔL(2)＝L(3)-L(2)＝304。這樣形成的校正表就是L(0)＝0L(1)＝ΔL(0)L(2)＝ΔL(0)+ΔL(1)L(3)＝ΔL(0)+ΔL(1)+304由于輸入信號(hào)的形狀與提取采樣的形狀不同，從采樣值獲得的碼普遍存在不均勻分布，參見圖6的浴缸狀曲線。有些輸入信號(hào)電平Vs可能更常見，也就使某些輸出碼更常見。要解決這一問題就要測量來自ADC的輸出值的直方圖hm，并且將其與輸入信號(hào)的直方圖也就是真實(shí)的直方圖相比較。其偏差就是測得的誤差，如上所述將其稱為(DNL)Differential Non-Linearity。然而，真實(shí)直方圖是未知的。也就是說，必須用預(yù)期輸入信號(hào)的存在信息作為依據(jù)來估算預(yù)期的直方圖he，he＝f(hm，θ) (13)其中的hm是測得的直方圖，而θ是用某種形式描述預(yù)期直方圖特征的一個(gè)量值。在量值θ中例如可以包括按以下定義的參數(shù) ，N。這樣就能大致計(jì)算出各個(gè)未校正輸出數(shù)字值的相對誤差e＝(hm-he)/he(14)對于正確的密度，e＝0。對于過多的碼，e＞0。對于過少的碼，e＜0。這樣就能如下所述用誤差e產(chǎn)生一個(gè)校正表。
在圖12中表示了在步幅A上的相對誤差e。圖中表示了A＝6和P＝340左右的輸出碼的誤差，與圖11相比對應(yīng)著D＝2068，A＝7和P＝52，并且表示出相對誤差大約等于零，唯獨(dú)對于大約20個(gè)碼也就是高達(dá)2088時(shí)在這一步幅以上的一個(gè)區(qū)域中等于一。這意味著參考電平VA(7)過高，而準(zhǔn)確電平處在第一個(gè)步幅的電平上，對應(yīng)著20個(gè)精細(xì)電平，也就是在VC以上的電平，而輸出數(shù)據(jù)必須要相應(yīng)地校正。
在類似于圖12但是縮小了標(biāo)度的圖13a，13b中，第一個(gè)圖表示的情況與圖12相同，其電平的位置過高。在圖13b中表示了用于動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。在這種情況下，在粗略變量A的一個(gè)軸的兩側(cè)有偏離零的誤差。軸的一側(cè)的誤差等于+1，而相反一側(cè)的誤差等于-1。然而，總誤差是相互平衡的，因此，如果在變量軸的整個(gè)范圍R內(nèi)對這一誤差積分或求和，就能獲得等于零的結(jié)果，這是一種典型的動(dòng)態(tài)誤差。在實(shí)際情況下可能是圖13a，13b所示情況的組合。通過在軸的一定范圍內(nèi)求和總是能消除這種動(dòng)態(tài)誤差。如果誤差的和為正，就說明對應(yīng)的參考電平過高，如果和是負(fù)的，就是參考電平過低。和的絕對值給出了在對應(yīng)數(shù)目的LSB中的參考電平的誤差。
以下要說明如何估算一個(gè)預(yù)期的直方圖或者是一般確定一個(gè)預(yù)期的直方圖。在某些應(yīng)用中，輸出碼的具體分布是可以預(yù)料的。例如對于DMT-系統(tǒng)(Discrete Multi Tone)，高斯分布是預(yù)料之中的。如果將預(yù)期碼密度的形狀假設(shè)為高斯分布，就能從未校正數(shù)據(jù)的序列估算出這種分布的參數(shù)( ，N)，D(i)μ^=1N·Σi=0N-1D(i)----(15)]]>σ^=[1N·Σi=0N-1(D(i)-μ^)2]1/2----(16)]]>對于X＝
，可以從下式中找出估算的預(yù)期分布he(x)=1μ^·2·π·e-(x-μ^)22·σ2----(17)]]>對于x＝
。
圖14表示用于適當(dāng)選擇的輸入模擬信號(hào)的一個(gè)模擬的直方圖。假設(shè)的電平誤差如圖12所示，并且由對應(yīng)著電平軸的高計(jì)數(shù)可以觀察到這一誤差。在圖15中繪制了由模擬的直方圖估算出的高斯分布。
可以按類似于上述的方式用公知的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法估算出輸出碼分布的其它預(yù)期形狀例如是矩形。對于某些應(yīng)用，分布的預(yù)期形狀可能是未知的，通用ADC就是這種情況。在這種情況下可以如下文所述通過對測得的直方圖低通濾波而確定其預(yù)期的直方圖。在濾波過程中能夠消除或者至少是削減通常具有高頻特性的那些失配誤差。
可以把一個(gè)完整的直方圖換成圖16所示的局部直方圖，它是對可供使用的A各個(gè)值而確定的，因而可以計(jì)算出PA。在圖16中假設(shè)輸入模擬信號(hào)在轉(zhuǎn)換范圍的中心會(huì)產(chǎn)生平均值為 的采樣，并且可以按適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)偏差 在轉(zhuǎn)換范圍分邊界處產(chǎn)生接近零的頻率。平滑曲線表示能夠?yàn)槔硐胼斎胄盘?hào)給出完美高斯分布的采樣值并且是用于一種理想ADC的理想直方圖。具有噪聲或波紋的曲線表示用于典型輸入信號(hào)的模擬直方圖，并且是用于A-轉(zhuǎn)換電路中的某些步幅誤差的。在圖16中可以看出用于中間八個(gè)A-值的主要直方圖，因?yàn)锳-值
和[10，11]在這一范圍的上、下邊界處的直方圖很小。如上文參照圖11所述，預(yù)期不會(huì)使用用于P的碼
和[340，391]。如果在實(shí)際轉(zhuǎn)換過程中仍然要用它們來測量，就會(huì)清晰地顯出步幅誤差，或者有可能是由冗余特征來校正的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換誤差，可以參見轉(zhuǎn)換塊A＝3。
例如是校正范圍ΔA＝3，只要實(shí)際直方圖和預(yù)期直方圖是確定的。從預(yù)期直方圖中找到一個(gè)間隔的邊界范圍內(nèi)出現(xiàn)的采樣的預(yù)期值He(A＝3)，在上邊界處的范圍例如是包括64個(gè)連續(xù)電平He(A＝3)＝∑he([(52+4·288-32)，(52+4·288+32-1)])在(對應(yīng)著范圍R以上)這一幅度規(guī)定的范圍內(nèi)的和全都取整數(shù)值。測得的直方圖值就是相同或?qū)?yīng)范圍內(nèi)的計(jì)數(shù)值之和Hm(A＝3)＝∑hm([PA＝3＝[391-52-32，391-52+32]&PA＝4＝
])這一準(zhǔn)確的項(xiàng)就是corr(A＝3)＝(Hm(A＝3)-He(A＝3))/He(A＝3)這樣就是僅僅對A＝3的預(yù)期高度以上的32個(gè)碼和以下的32個(gè)碼計(jì)數(shù)，也就是在電平VA(4)上。這樣，在粗略參考電平VA(x)，x＝0，1，...，15中的最大允許誤差就是對應(yīng)著+/-32LSB的電壓。
因此，假設(shè)在例如+/-32LSB范圍之內(nèi)允許A有誤差。將預(yù)期的重疊碼的計(jì)數(shù)加到一起。存儲(chǔ)器就可以僅僅包含A中每一個(gè)步幅周圍的2·32+2·32個(gè)值的計(jì)數(shù)，并且根據(jù)這些計(jì)數(shù)來確定一個(gè)估算的高斯分布。位于P的低邊界和高邊界處的這些存儲(chǔ)器地址的編號(hào)是0-63。如果A的步幅過大，存儲(chǔ)位置32-63中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)就會(huì)比圖12有所增加。如果A的步幅過小，存儲(chǔ)位置0-31中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)就會(huì)減少。在確定高斯分布時(shí)，可以假設(shè)在各間隔的上邊界處的這些值之間的直方圖是直線，例如圖15中各間隔端部的直線，但是也可以用標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法直接估算高斯分布。
用另一種方式也可以找到預(yù)期的直方圖he假設(shè)在按位測量的A中的誤差err(A)是有限的，則|err(A)-288|/288＜0.25 (18)因此，在范圍P＝[123，267]內(nèi)的碼的數(shù)量始終是正確的?？梢杂眠@些間隔內(nèi)的計(jì)數(shù)來估算預(yù)期直方圖，例如是一種估算的高斯分布?；蛘呤强梢赃@樣來計(jì)算A-值在這一范圍內(nèi)可能的總計(jì)數(shù)He(A)＝Δhm(PA[123，267]) (19)這樣能在一條曲線上給出16個(gè)點(diǎn)。通過內(nèi)插可以找到中間值。這些中間值可直接用于與A中的步幅上適當(dāng)數(shù)量的計(jì)數(shù)值相比較?；蛘哂谜麄€(gè)曲線或16個(gè)點(diǎn)來估算一種合適的分布例如是高斯分布。
對于圖18所示類似于圖14的模擬的計(jì)數(shù)分布來說，可以用未校正的輸出碼作為對應(yīng)著時(shí)間的變量來執(zhí)行濾波處理，并且其計(jì)數(shù)對應(yīng)著信號(hào)濾波時(shí)的瞬時(shí)信號(hào)值。用一個(gè)低通濾波器消除“高頻”振蕩或波紋，所得的濾波信號(hào)如圖19所示。在這一計(jì)算機(jī)程序Matlab中使用的程序代碼如下c1＝-0.96875；c2＝0.03125；hny＝filtfilt(c2，[1 c1]，h_meas)；h_filt＝filtfilt(c2，[1 c1]，hny)；濾波的直方圖可以象上述的預(yù)期直方圖一樣用來為各個(gè)未校正的數(shù)字值計(jì)算相對誤差，然后找到準(zhǔn)確的項(xiàng)。
如上所述，在ADC中如圖2所示的用于二進(jìn)制搜索和輸出字計(jì)算的邏輯控制電路23可以不用任何校正，如圖21所示，它包含一個(gè)用于二進(jìn)制搜索控制的單元41。該單元向參考發(fā)生器發(fā)出產(chǎn)生參考值VC，VB，VA的信號(hào)，響應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)而起動(dòng)。按照從比較器21接收的信號(hào)來改變發(fā)出的信號(hào)。在來自比較器的信號(hào)指示出已經(jīng)達(dá)到了參考電平的組合與采樣輸入值的最佳匹配之后，將找到的A，B，C的二進(jìn)制值輸出到比較單元43，同時(shí)向計(jì)算單元提供一個(gè)指示這一新值有效的信號(hào)。計(jì)算單元會(huì)接收這一信號(hào)，按照公式(8)計(jì)算輸出字D，并且將其作為轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)來提交。
圖21表示用于二進(jìn)制搜索并采用校正來計(jì)算輸出字的邏輯控制電路23的框圖。該控制電路包含參照圖13所述用于二進(jìn)制搜索控制工作的一個(gè)單元41。為A，B，C找到的二進(jìn)制值被輸出到估算單元45。為B，C找到的二進(jìn)制值還直接輸出到計(jì)算單元43’，但是找到的二進(jìn)制A被提供給單元或存儲(chǔ)器47保存一個(gè)校正表L(A)。如果接收到新的二進(jìn)制值A(chǔ)，校正單元47就將存儲(chǔ)的校正表L(A)提供給計(jì)算單元。接收到校正表值L(A)的計(jì)算單元43’按照公式(12)計(jì)算出輸出字Dcorrected并且將其作為轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)。
估算單元45中的存儲(chǔ)控制單元49接收新找到的值A(chǔ)，B，C。提供首先計(jì)算出量值P并將其與預(yù)定的邊界值相比較來進(jìn)行估算。如果判定由找到的A，B，C的組合代表的數(shù)字值應(yīng)該計(jì)數(shù)，就可以利用A和P作為陣列中的行和列地址對計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器51中的一個(gè)存儲(chǔ)單元尋址，并且將該單元中的計(jì)數(shù)增一。當(dāng)計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器51中有了足夠的計(jì)數(shù)時(shí)，例如是在一個(gè)存儲(chǔ)器單元的計(jì)數(shù)增量發(fā)生溢出時(shí)，就停止存儲(chǔ)控制的操作，不再對找到的A，B，C的新的組合計(jì)數(shù)，并且向用于計(jì)算校正表L(A)的單元53發(fā)出一個(gè)信號(hào)。單元53就按照上述的一種方法開始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)完成時(shí)，將新的校正表值L(A)存儲(chǔ)在表單元47中，將計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器51復(fù)位并且向存儲(chǔ)控制單元49發(fā)送一個(gè)信號(hào)重新開始計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器51中的增量計(jì)數(shù)。每當(dāng)起動(dòng)ADC之后可以將校正表存儲(chǔ)器47復(fù)位，它最好是一種在重新起動(dòng)ADC時(shí)可以使用的非易失性存儲(chǔ)器。
如上所述，該單元在存儲(chǔ)器51的計(jì)數(shù)達(dá)到足夠數(shù)量的轉(zhuǎn)換采樣之后會(huì)具有新的數(shù)據(jù)L(A)，可用于校正計(jì)算單元53產(chǎn)生的輸出值D。除了存儲(chǔ)器單元計(jì)數(shù)的溢出狀態(tài)，也可以這樣來計(jì)算，即僅僅在ADC起動(dòng)時(shí)或復(fù)位之后或者是周期性地計(jì)算。圖22表示了計(jì)算步驟的流程圖。
在第一框61中通過估算存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器51內(nèi)的陣列中的計(jì)數(shù)值來確定估算的直方圖he。例如可以用以下的一種方法來完成1. 用所有組合(A，B，C)或(A，P)的計(jì)數(shù)值估算出預(yù)期的分布例如是高斯分布。
2. 在每個(gè)A-電平的范圍內(nèi)僅僅用組合(A，P)的計(jì)數(shù)值估算出預(yù)期的分布例如是高斯分布。
3. 在A-電平以上的A-間隔內(nèi)部范圍內(nèi)用組合(A，P)的計(jì)數(shù)值估算出預(yù)期的分布例如是高斯分布。
4. 計(jì)算A的每個(gè)步幅的中間間隔之內(nèi)的總計(jì)數(shù)，并且通過內(nèi)插得到總計(jì)數(shù)的一條平滑曲線。
5. 對作為未校正輸出碼的函數(shù)的計(jì)數(shù)進(jìn)行低通濾波。
在下一個(gè)框63中計(jì)算每一個(gè)A-電平范圍的總計(jì)數(shù)，然后在框65中根據(jù)估算的直方圖計(jì)算出相應(yīng)的估算的總計(jì)數(shù)。接著在框67中根據(jù)總計(jì)數(shù)計(jì)算出校正系數(shù)corr(A)，最后在框69中按照下式產(chǎn)生例如是用于相對校正系數(shù)的校正表L(A)ΔL(A)＝(1+corr(A))·spanA其中的spanA是對應(yīng)著一個(gè)A-電平的精細(xì)電平也就是P-電平的數(shù)量。在所述的實(shí)施例中，spanA＝288。
或者是可以根據(jù)ΔL(A)＝∑e產(chǎn)生校正表，其中的和是在從A-1到A的軸上未經(jīng)校正的數(shù)字值的范圍內(nèi)提取的。
單個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的速度不能滿足某些應(yīng)用。因而要布置多個(gè)單獨(dú)或獨(dú)立的ADC構(gòu)成所謂的ADC單元或ADC通道，按照一種循環(huán)程序來轉(zhuǎn)換連續(xù)采樣值，每個(gè)單元的轉(zhuǎn)換與其它單元的轉(zhuǎn)換在時(shí)間上都是并行或多路復(fù)用地執(zhí)行的，轉(zhuǎn)換程序按照連續(xù)的時(shí)間起動(dòng)，可用于連續(xù)采樣的模擬值。這種合成器件被稱為并行ADC器件(PSA-ADC)，可參見Christer M.Svensson等人的美國專利U.S.5,585,796。在圖23中示意性地表示了這樣一種具有m個(gè)并行通道的并行ADC器件。在來自一個(gè)時(shí)間控制單元115的時(shí)鐘信號(hào)的控制下，通過連續(xù)閉合對應(yīng)著各個(gè)ADC單元1131，1132，...，113m的一個(gè)采樣和保持電路1111，1112，...，111m中的開關(guān)19的開關(guān)對輸入模擬信號(hào)Vs采樣，將Vs的瞬時(shí)值保持或存儲(chǔ)在各自的采樣和保持電路中。連接到采樣和保持電路的ADC單元將保持的值與參考值相比較。ADC單元在輸出線上為一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器117提供輸出字，從而獲得一串?dāng)?shù)字字作為整個(gè)器件的輸出。
圖24表示轉(zhuǎn)換程序的時(shí)序圖。從圖中可以看出每個(gè)ADC有一個(gè)長度為tc的用來轉(zhuǎn)換采樣值的時(shí)間周期，然后是一個(gè)用19表示的短的中間時(shí)間周期。每個(gè)通道按照相同和固定的頻率重復(fù)這一轉(zhuǎn)換程序，在圖24中用斜線表示各ADC單元的時(shí)間偏移。
在所述的用于靜態(tài)誤差的校正程序中，由于并行ADC中的各ADC單元中的往返誤差可能會(huì)出現(xiàn)一種誤差累積。用量化的標(biāo)度P來測量步幅ΔA。P的預(yù)期精度是1LSB。這一誤差累積可能會(huì)變得很明顯，最終可能有16LSB的增益誤差，也就是16/4096＝0.4％。這樣就需要對各ADC通道的增益進(jìn)行校正或平衡。
另外，設(shè)計(jì)的ADC單元具有相同的參考電平，采用圖2所示電路的參考發(fā)生器11，13。實(shí)際上，也可能因這些參考電平有所不同而存在誤差。這種誤差一般來說包括所有參考電平的特定誤差或平均誤差，可以稱其為偏移誤差，而需要轉(zhuǎn)換的整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍也就是輸入信號(hào)范圍內(nèi)的誤差可以稱其為增益誤差。增益是按照參考發(fā)生器和用于A的校正表中的碼的物理電平的范圍之間比例的原理來確定的，特別是粗略電平。
所述的每個(gè)ADC單元可以具有校正靜態(tài)誤差的特征。在校正過程中計(jì)算一個(gè)直方圖，從而獲得未校正輸出值的一種測定的分布?？梢杂媚撤N測量方式產(chǎn)生分布的寬度和分布的中心。例如可以計(jì)算出各單元計(jì)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差σk和平均值μkσ^k=[1N·Σi=0N-1(Dk(i)-μk^)2]1/2----(19)]]>μ^k=1N·Σi=0N-1Dk(i)----20]]>這些計(jì)算值對于估算高斯分布中對應(yīng)的參數(shù)(σk，μk)特別有效。
也可用于其它寬度測量方式來代替標(biāo)準(zhǔn)偏差，例如是按下式計(jì)算的各輸出碼的偏差的絕對值的平均值Gk＝1/N·∑|D-μk|(19’)然后按照這些測量結(jié)果調(diào)節(jié)各對應(yīng)的偏移和增益。只要所有通道的數(shù)字值的數(shù)量N是相同的，就能用下式給出整個(gè)ADC器件的輸出信號(hào)的估算平均值，μ^=1k·Σi=0k-1μ^k----(21)]]>同樣可以由下式給出由ADC器件提供的所有值的估算的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ^=1k·Σi=0k-1σ^2k----(22)]]>根據(jù)下式來計(jì)算各ADC單元的偏移offsk(0)＝[-(μk-μ^)]+const. (23)其中的常數(shù)是為了使Lk(0)不會(huì)獲得負(fù)值而使用的。在指定ADC的校正表中將這一偏移加到所有Lk(A)-值上。然后按照下式獲得各步幅的新校正值Δ’Lk(A)，將其加到已經(jīng)為各個(gè)ADC產(chǎn)生的校正值Lk(A)上。Δ′Lk(A)=[1σk-σ^σ^·spanA·A]----(24)]]>其中的spanA象上文一樣是精細(xì)電平即P-電平的數(shù)量，對應(yīng)著一個(gè)A-電平。這樣就能用這一最終校正值來校正各單元增益有可能出現(xiàn)的偏差。
必須為圖23所示的并行ADC提供一個(gè)如圖25的框圖中所示的中心校正單元119。從每個(gè)ADC單元將中心和寬度測量值μk和σk提供給中心校正單元用來計(jì)算一個(gè)總中心測量值 和一個(gè)總寬度測量值 。隨后將這些值送到各ADC單元的估算單元45，用其中用于計(jì)算校正表的單元53制作精細(xì)校正表。在圖26的框圖中表示了由單元53執(zhí)行的其它步驟。在框71中計(jì)算中心和寬度測量值μk和σk，并且在下一個(gè)框73中提供給中心校正單元。在框75中等待接收總中心和寬度值 和 接收到之后就在框77中計(jì)算偏移量，并最終計(jì)算出增益調(diào)節(jié)量，用來產(chǎn)生最終的校正表，在由ADC發(fā)送轉(zhuǎn)換值時(shí)使用。
上述用于校正偏移和增益的方法也可以用于這樣一種并行ADC，其中的各單元不采用基于靜態(tài)誤差校正的直方圖。在圖21所示的這種ADC單元中，原始或初始L(A)是用完全相同的步驟產(chǎn)生的，它也是制作直方圖的基本方法。然而可以簡化估算單元45特別是不需要很大的計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器。在這種情況下使用的估算單元45’的框圖如圖27所示。當(dāng)接收到一個(gè)模擬值的比較結(jié)果時(shí)，在第一計(jì)算單元201中計(jì)算未校正的數(shù)字輸出碼，例如是按照上述例子根據(jù)D＝A·288+B·24+C來計(jì)算。將這個(gè)碼相加求和后存儲(chǔ)在第一寄存器203中。還要將碼的平方相加求和后將平方值存儲(chǔ)在第二寄存器205中。在對預(yù)定足夠數(shù)量的未校正碼及其平方求和之后，停止求和并且起動(dòng)第二計(jì)算單元207。它根據(jù)存儲(chǔ)的和計(jì)算出平均μk標(biāo)準(zhǔn)偏差σk，并且將計(jì)算值發(fā)送給中心計(jì)算單元119。第三計(jì)算單元209接收計(jì)算的總平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差 和 ，并且以此為依據(jù)計(jì)算出新的偏移和新的校正項(xiàng)Δ’L(A)。將校正項(xiàng)加到有效的原始L(A)-值上使步幅高度相等，產(chǎn)生的新L(A)-值最終存儲(chǔ)在表47中。然后將寄存器復(fù)位并重新開始求和程序。
如果能夠預(yù)料到計(jì)數(shù)值的分布與時(shí)間無關(guān)，也可以采用用于單個(gè)ADC單元的上述方法來調(diào)節(jié)并行ADC中各單元的增益。此時(shí)的寬度測量僅能顯示出由于循環(huán)或類似現(xiàn)象而累積的誤差。可以根據(jù)直方圖方法由大量的計(jì)數(shù)來確定有效寬度測量值，這些計(jì)數(shù)對應(yīng)著為各個(gè)新確定的校正表L(A)制作的多個(gè)計(jì)數(shù)。
在并行ADC中可以為各個(gè)ADC單元單獨(dú)地產(chǎn)生參考電平，或者是采用在引用的Christer M.Svensson等人的美國專利中所述的一個(gè)公用參考發(fā)生器。圖28表示用于具有2+2位的ADC的一種公用參考發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)圖。分別為電阻R1和R2的階梯提供兩個(gè)參考電壓VR1，VR2，每個(gè)電阻階梯有一個(gè)參考電壓。從具有電阻Rp的階梯線中的各個(gè)連接點(diǎn)上延伸到各個(gè)單元，并且通過開關(guān)連接到在圖2中用相加點(diǎn)N表示的相加點(diǎn)ref上。這樣，VCunit就是VR1/4，而VFunit等于VR2/4。各單元中的開關(guān)對用來與輸入信號(hào)相比較的參考電平進(jìn)行選擇。單元3中的切換會(huì)在單元2和單元1中形成環(huán)路。這對于用于最高有效位的參考發(fā)生器是一個(gè)大問題。然而對低有效位的分辨率要求可以接地，因而需要有失調(diào)。在線路中分布著交擾。
采用公用參考發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，可以使不同單元的增益匹配或相等。其缺點(diǎn)是如上所述在不同單元間會(huì)通過參考線形成耦合。這種耦合取決于碼(信號(hào))，對負(fù)載最高并且相對要求最高的MSB最為嚴(yán)重。
在每個(gè)單元各有一個(gè)分開獨(dú)立的參考發(fā)生器的并行ADC中，沒有單元間耦合的問題。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于電路可能很大并且可能有上述的增益誤差。圖29表示在并行ADC中與圖28類似的獨(dú)立參考發(fā)生器的電路圖。
因?yàn)樵诟鲉卧胁捎昧俗訁^(qū)域，僅有參考發(fā)生器的最高有效部分即用來查找A的那一部分也能為各單元單獨(dú)制作。從參考發(fā)生器的公用部分中查找用于A的校正項(xiàng)，并且按照對A的獨(dú)立電平一樣的方法來調(diào)節(jié)增益。圖30表示在并行ADC中僅僅為最高有效位設(shè)有單獨(dú)的參考發(fā)生器的一種電路結(jié)構(gòu)，它與圖28和29類似。分別為電阻R1和R2的階梯提供兩個(gè)參考電壓VR1，VR2。每個(gè)單元設(shè)有電阻R1的一個(gè)電阻階梯，但是用于MSB的電阻R2的階梯是所有單元公用的。在單獨(dú)用于各單元的電阻階梯中沒有采用并聯(lián)電阻Rp。
這樣就能減少單元間的連接或耦合。參考電壓的電源線仍然是所有電源公用的，但是可以采用低阻抗線路。
在一個(gè)并行ADC中，可以用來自整個(gè)ADC的計(jì)數(shù)估算出預(yù)期的直方圖he，然后單獨(dú)校正各個(gè)單元。圖31表示這種結(jié)構(gòu)的框圖。參見圖21，用來存儲(chǔ)未校正輸出數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)的存儲(chǔ)器51的內(nèi)容全都被公用計(jì)算單元119’用于查找預(yù)期直方圖。這樣就能在單元119’內(nèi)而不是各個(gè)ADC單元內(nèi)完成圖22中框61所執(zhí)行的操作。
本文所述的糾錯(cuò)也可以用于BIST(Built In Self Test)。這是數(shù)字電路中的一種標(biāo)準(zhǔn)程序，但是難以在模擬電路中實(shí)現(xiàn)。糾錯(cuò)程序可以按上述方法找出ADC中的某些誤差。通過對測得的直方圖進(jìn)行分析就能對ADC作出推斷。
例1.如果這種方法對精細(xì)參考(碼B和/或C)無效，也就是它僅能提供一或幾個(gè)參考電平，在直方圖測量中就會(huì)丟失成組的碼。
假設(shè)一種無冗余(例如D＝A·16·32+B·32+C)碼如果C僅僅提供其預(yù)期的32個(gè)碼中的4個(gè)，就會(huì)丟失所有碼的(32-4)/32＝7/8。
對于一種冗余(例如D＝A·24·12+B·12+C)碼如果C僅僅提供其預(yù)期的24個(gè)唯一碼中的4個(gè)，丟失的碼數(shù)就取決于有用的4個(gè)碼，而差錯(cuò)率在(24-4)/24＝5/6和23/24之間。
用直方圖邏輯中的零計(jì)數(shù)器很容易檢測到這些情況。然而，如果ADC沒有工作，即沒有接收到任何輸入碼，就無法預(yù)測數(shù)值或計(jì)數(shù)。因此，僅有現(xiàn)有的碼中最小和最大之間的零計(jì)數(shù)可以用于檢測。
這時(shí)可以執(zhí)行以下的程序。根據(jù)糾錯(cuò)的需要測量直方圖，然后對適當(dāng)間隔內(nèi)的零計(jì)數(shù)。如果檢測到有誤差，就設(shè)置一個(gè)表示誤差的誤差標(biāo)志或某種類似的指示器。
例2.如果粗略參考(碼A)失效，碼就會(huì)丟失，或是與預(yù)期值有很大的偏差，表L(A)中的校正值就會(huì)大大偏離預(yù)期的電平。通過減法和比較(閾值電路)就能檢測到這種誤差。
例3.如果模擬電路即比較器太慢，就會(huì)出現(xiàn)丟失碼的一種特殊圖形。按說動(dòng)態(tài)糾錯(cuò)能對付這一類誤差，但是如果由于比較器太慢或是某種原因而使誤差過大，動(dòng)態(tài)糾錯(cuò)就會(huì)發(fā)生溢出。
這種圖形是可以檢測的。該圖形具有典型的形狀，但是精確的形狀是由具體情況而決定的。從理論上說，丟失的碼是在某些參考電平的一側(cè)成組出現(xiàn)的。這種組比較大，更可能出現(xiàn)在對應(yīng)著高有效位的電平上。
為了確定這一圖形，可以從ADC電路的輸出中提取某些采樣，并且檢查具體設(shè)計(jì)上的問題所在。然后對所有其它電路加載一個(gè)程序，提供可供查詢的圖形。
另一種方式是假設(shè)動(dòng)態(tài)糾錯(cuò)過分了。這時(shí)能檢測到動(dòng)態(tài)糾錯(cuò)的溢出，例如在本例中對同一個(gè)采樣是在B＝15和C＝31以上。對同一個(gè)采樣檢測到的下溢是B＝0和C＝0。如果溢出/下溢很頻繁，電路就失效了。
在說明書中，基于糾錯(cuò)方法的直方圖僅僅是校正粗略參考電平即A-值。顯而易見，也能用某種校正方法利用冗余的C-值來校正粗略參考電平后面的B-值，一直校正到最后的參考電平。在不同情況下不一定要采用相同的校正方法。
上文所述的基于匹配校準(zhǔn)的直方圖允許放松靜態(tài)匹配要求。這種校準(zhǔn)技術(shù)完全是數(shù)字的。額外取數(shù)時(shí)間很短，因?yàn)樗軌蚋鶕?jù)查詢表實(shí)時(shí)校正。這種校準(zhǔn)最初需要有一些時(shí)間來獲取用于校準(zhǔn)的足夠數(shù)據(jù)，該時(shí)間相當(dāng)于107個(gè)采樣量級(jí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)從模擬信號(hào)連續(xù)采樣的模擬值確定數(shù)字值的方法，該方法包括以下步驟提供一個(gè)參考值序列，每個(gè)參考值有一個(gè)序號(hào)，將每個(gè)采樣的模擬值與參考值相比較，確定與采樣值最相配的一個(gè)參考值，根據(jù)確定的參考值的序號(hào)來確定代表這一采樣模擬值的一個(gè)未校正的數(shù)字值，其特征在于還有以下步驟在一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期中或者是對預(yù)定數(shù)量的采樣模擬值中出現(xiàn)的至少一些未校正的數(shù)字值計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)出現(xiàn)率計(jì)算未校正數(shù)字值的出現(xiàn)率的一個(gè)模型分布，提供數(shù)字值的模型出現(xiàn)率，比較計(jì)數(shù)出現(xiàn)率和模型出現(xiàn)率，在確定未校正數(shù)字值的步驟中，除了確定的參考值的序號(hào)之外還采用計(jì)數(shù)和模型出現(xiàn)率的比較結(jié)果來確定一個(gè)校正的數(shù)字值，以確定和未校正數(shù)字值相同或更高的精度來代表采樣的模擬值。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是，在計(jì)算模型分布的步驟中，對作為未校正數(shù)字值的函數(shù)的計(jì)數(shù)出現(xiàn)率進(jìn)行估算，提供一個(gè)可用做模型分布的預(yù)期分布。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是，在計(jì)算模型分布的步驟中，對作為未校正數(shù)字值的函數(shù)的計(jì)數(shù)出現(xiàn)率執(zhí)行低通濾波，以提供一個(gè)模型分布。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是，在計(jì)算模型分布的步驟中對預(yù)定的計(jì)數(shù)出現(xiàn)率求和，提供一個(gè)相加的出現(xiàn)率，根據(jù)它通過內(nèi)插計(jì)算出一個(gè)模型分布。
5.按照權(quán)利要求1-4之一的方法，其特征在于在提供參考值序列的步驟中，提供第一子序列的粗略參考值和第二子序列的精細(xì)參考值，在確定未校正數(shù)字值的步驟中，將一個(gè)粗略參考值和一個(gè)精細(xì)參考值彼此相加，確定地給出與采樣模擬值具有最小偏差或是與其最佳相配的一個(gè)值，在根據(jù)確定的參考值的序號(hào)確定一個(gè)未校正數(shù)字值的步驟中，將分別放置在第一和第二序列中的確定的粗略參考值和精細(xì)參考值的序號(hào)相互組合或相加，給出代表模擬信號(hào)的數(shù)字值。
6.一種在模-數(shù)轉(zhuǎn)換器中校正靜態(tài)誤差的方法，其特征在于以下步驟在一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期中，對出現(xiàn)的至少一些從轉(zhuǎn)換器輸出的并且代表從輸入信號(hào)采樣的模擬值的未校正的數(shù)字值計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)出現(xiàn)率計(jì)算一個(gè)模型，特別是未校正數(shù)字值出現(xiàn)率的一個(gè)預(yù)期的，經(jīng)過濾波或內(nèi)插的模型，從而提供數(shù)字值的一個(gè)模型出現(xiàn)率，比較計(jì)數(shù)出現(xiàn)率和模型出現(xiàn)率，在這一時(shí)間周期之后用比較結(jié)果來提供校正數(shù)字值，所提供的校正數(shù)字值以一個(gè)比未校正數(shù)字值更高的精度來代表其模擬值。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征是在計(jì)算模型分布的步驟中計(jì)算一個(gè)預(yù)期分布，將其作為一族類似分布當(dāng)中的一個(gè)，族中的每一個(gè)成員由至少一個(gè)參數(shù)來限定，并且根據(jù)計(jì)數(shù)出現(xiàn)率來確定上述至少一個(gè)參數(shù)。
8.按照權(quán)利要求6-7之一的方法，其特征在于對出現(xiàn)率計(jì)數(shù)的步驟僅僅對預(yù)定間隔內(nèi)的未校正數(shù)字值的出現(xiàn)率計(jì)數(shù)，該預(yù)定間隔位于未校正數(shù)字值范圍內(nèi)的斷點(diǎn)附近。
9.一種根據(jù)從模擬信號(hào)連續(xù)采樣的模擬值確定數(shù)字值的方法，該方法包括以下步驟提供第一序列的粗略參考值和第二序列的精細(xì)參考值，將一個(gè)采樣值與第一序列的粗略參考值和第二序列的精細(xì)參考值相比較，確定一個(gè)粗略參考值和一個(gè)精細(xì)參考值，將它們彼此相加給出一個(gè)與采樣值具有最小偏差的值，將分別位于第一和第二序列中的確定的粗略參考值和精細(xì)參考值的序號(hào)相互組合或相加，給出一個(gè)代表模擬信號(hào)的數(shù)字值，其特征在于對于許多連續(xù)的模擬值存儲(chǔ)其確定的粗略參考值和精細(xì)參考值的序號(hào)的出現(xiàn)次數(shù)，為每一對粗略參考值的序號(hào)和精細(xì)參考值的序號(hào)給出計(jì)數(shù)，根據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)確定一個(gè)模型，特別是估算，濾波或內(nèi)插的計(jì)數(shù)分布，將成對的第一粗略參考電平和精細(xì)參考電平序列上部邊界處的精細(xì)參考電平的計(jì)數(shù)與成對的位于緊接著第一參考電平之上的第二粗略參考電平和精細(xì)參考電平序列下部邊界處的精細(xì)參考電平相比較，對根據(jù)模型分布算出的相同的對計(jì)數(shù)，根據(jù)比較結(jié)果確定一個(gè)校正項(xiàng)，在確定了一個(gè)模擬值的序號(hào)之后與其組合或相加，由確定的粗略參考值和確定的精細(xì)參考值的序號(hào)之和給出代表該模擬信號(hào)的數(shù)字值，從而確定它的值。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于校正項(xiàng)是這樣確定的，對各計(jì)數(shù)求和，找出存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)之和與估算的計(jì)數(shù)之和的相對偏差，并且用精細(xì)參考電平序列中的電平數(shù)乘以這一相對偏差。
11.按照權(quán)利要求9-10的方法，其特征在于，如果確定了一個(gè)粗略參考值和一個(gè)精細(xì)參考值彼此相加給出的值與采樣值具有最小偏差，就加上一個(gè)負(fù)偏移，從而至少給最低細(xì)微參考值加上一個(gè)粗略參考值，獲得一個(gè)比上述粗略參考值要低的偏移的和。
12.按照權(quán)利要求9-11的方法，其特征在于，在提供第一和第二序列時(shí)提供具有冗余的序列，因此，當(dāng)至少為最高的精細(xì)參考值加上一個(gè)粗略參考值時(shí)，所得的值要大于或等于比上述一個(gè)粗略參考值略高的那一粗略參考值。
13.按照權(quán)利要求1-12的方法，其特征在于存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)出現(xiàn)率被用于轉(zhuǎn)換器件的自身測試。
14.按照權(quán)利要求13的方法，其特征在于至少執(zhí)行以下一種自身測試對計(jì)數(shù)出現(xiàn)率當(dāng)中的零計(jì)數(shù)，檢測過大的控制信號(hào)，檢測一種預(yù)定的圖形，測量與模型分布的相關(guān)度，訓(xùn)練系統(tǒng)用特別加載的程序來檢測一種特殊圖形，并且在一種動(dòng)態(tài)誤差校正程序中檢測溢出/下溢。
15.一種根據(jù)從模擬信號(hào)連續(xù)采樣的模擬值來確定數(shù)字值的轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括用來提供一個(gè)參考值序列的參考電平發(fā)生器，每個(gè)參考值有一個(gè)序號(hào)，一個(gè)比較器，將每個(gè)采樣值與由參考電平發(fā)生器獲得的參考值相比較，確定與采樣值最相配的一個(gè)參考值，第一計(jì)算裝置，根據(jù)確定的參考值的序號(hào)來確定代表這一采樣值的一個(gè)未校正的數(shù)字值，其特征在于連接成用來存儲(chǔ)至少一些未校正數(shù)字值的出現(xiàn)率計(jì)數(shù)的存儲(chǔ)裝置，連接到計(jì)算裝置上的裝置，用于在接收到在存儲(chǔ)裝置中為其存儲(chǔ)了一個(gè)計(jì)數(shù)的一個(gè)未校正數(shù)字值時(shí)將未校正數(shù)字值的出現(xiàn)率的存儲(chǔ)計(jì)數(shù)增值，連接到存儲(chǔ)裝置的第二計(jì)算裝置，根據(jù)對一個(gè)模型分布計(jì)數(shù)的出現(xiàn)率計(jì)算出未校正數(shù)字值的出現(xiàn)率，提供該數(shù)字值的模型出現(xiàn)率，連接到存儲(chǔ)裝置和第二計(jì)算裝置的比較裝置，用于比較計(jì)數(shù)出現(xiàn)率和模型出現(xiàn)率，連接到比較裝置的第一計(jì)算裝置，并且也采用計(jì)數(shù)和模型出現(xiàn)率的比較結(jié)果來確定校正的數(shù)字值，它能比未校正數(shù)字值更精確地代表采樣值。
16.按照權(quán)利要求15的裝置，其特征在于第二計(jì)算裝置被用來估算作為未校正數(shù)字值的函數(shù)的計(jì)數(shù)出現(xiàn)率，提供一個(gè)可作為模型分布的預(yù)期分布。
17.按照權(quán)利要求15的裝置，其特征在于第二計(jì)算裝置被用來對作為未校正數(shù)字值的函數(shù)的計(jì)數(shù)出現(xiàn)率執(zhí)行低通濾波，提供一個(gè)模型分布。
18.按照權(quán)利要求15的裝置，其特征在于第二計(jì)算裝置被用來對預(yù)定的計(jì)數(shù)出現(xiàn)率求和，提供相加的出現(xiàn)率，并且根據(jù)相加的出現(xiàn)率對模型分布執(zhí)行內(nèi)插。
19.一種在模-數(shù)轉(zhuǎn)換器中用于校正靜態(tài)誤差的裝置，其特征在于存儲(chǔ)裝置，用來存儲(chǔ)至少一些未校正數(shù)字值的出現(xiàn)率的計(jì)數(shù)，數(shù)字值是從轉(zhuǎn)換器輸出的，并且代表從一個(gè)輸入信號(hào)采樣的模擬值，連接到存儲(chǔ)裝置和轉(zhuǎn)換器的一個(gè)輸出上的裝置，在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)換器輸出一個(gè)在存儲(chǔ)裝置中為其存儲(chǔ)了一個(gè)計(jì)數(shù)的未校正數(shù)字值時(shí)，就將未校正數(shù)字值的計(jì)數(shù)增值，計(jì)算裝置，用來根據(jù)計(jì)數(shù)的出現(xiàn)率計(jì)算出未校正數(shù)字值的出現(xiàn)率的一個(gè)預(yù)期分布，為特別是估算，濾波或內(nèi)插的計(jì)數(shù)分布提供一個(gè)模型，連接到存儲(chǔ)裝置和計(jì)算裝置的比較裝置，用于比較計(jì)數(shù)出現(xiàn)率和模型出現(xiàn)率，連接到比較裝置的一個(gè)校正單元，在上述時(shí)間周期之后，從轉(zhuǎn)換器輸出與正確的未校正數(shù)字值比較的結(jié)果，所提供的校正的數(shù)字值比未校正的數(shù)字值更精確地代表所述模擬值。
20.按照權(quán)利要求19的裝置，其特征在于計(jì)算裝置被用來估算一族類似分布的預(yù)期分布，族中的每一個(gè)成員由至少一個(gè)參數(shù)來限定，并且根據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)出現(xiàn)率來確定上述至少一個(gè)參數(shù)。
21.按照權(quán)利要求19-20之一的裝置，其特征在于存儲(chǔ)裝置僅僅對預(yù)定間隔內(nèi)的未校正數(shù)字值的出現(xiàn)率計(jì)數(shù)，該預(yù)定間隔位于未校正數(shù)字值范圍內(nèi)的斷點(diǎn)附近。
22.按照權(quán)利要求15-21之一的裝置，其特征在于參考發(fā)生器被用來產(chǎn)生第一序列粗略參考值和第二序列精細(xì)參考值，一個(gè)比較器，用于將各采樣值與參考電平發(fā)生器提供的參考值相比較，確定與采樣值最相配的一個(gè)參考值，根據(jù)所確定的參考值的序號(hào)來確定代表采樣值的一個(gè)未校正數(shù)字值，在確定最相配的參考值時(shí)，比較器被用來確定在彼此相加時(shí)能夠給出與采樣值具有最小偏差的一個(gè)值的一個(gè)粗略參考值和一個(gè)精細(xì)參考值，在根據(jù)確定的參考值的序號(hào)確定一個(gè)未校正的數(shù)字值時(shí)，第一計(jì)算裝置被用于組合或相加分別放置在第一和第二序列中的確定的粗略參考值和精細(xì)參考值的序號(hào)，給出代表模擬信號(hào)的數(shù)字值。
23.一種根據(jù)從模擬信號(hào)連續(xù)采樣的模擬值來確定數(shù)字值的裝置，該裝置包括用來提供第一序列粗略參考值和第二序列精細(xì)參考值的參考電平發(fā)生器，一個(gè)比較器，將一個(gè)采樣值與第一序列的粗略參考值和第二序列的精細(xì)參考值相比較，用來確定在彼此相加時(shí)能夠給出與采樣值具有最小偏差的一個(gè)值的一個(gè)粗略參考值和一個(gè)精細(xì)參考值，計(jì)算裝置，用于組合或相加分別放置在第一和第二序列中的確定的粗略參考值和精細(xì)參考值的序號(hào)，給出代表該模擬信號(hào)的一個(gè)數(shù)字值，其特征在于存儲(chǔ)和計(jì)算裝置，用來為許多連續(xù)的模擬值存儲(chǔ)其確定的粗略參考值和精細(xì)參考值的序號(hào)的出現(xiàn)次數(shù)，為每一對粗略參考值的序號(hào)和精細(xì)參考值的序號(hào)給出計(jì)數(shù)，根據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)來確定一個(gè)模型的裝置，特別是估算，濾波或內(nèi)插的計(jì)數(shù)分布，比較裝置，將成對的第一粗略參考電平和精細(xì)參考電平序列上部邊界處的精細(xì)參考電平的計(jì)數(shù)與成對的位于緊接著第一參考電平之上的第二粗略參考電平和精細(xì)參考電平序列下部邊界處的精細(xì)參考電平相比較，對根據(jù)模型分布算出的相同的對計(jì)數(shù)，連接到比較裝置上的一個(gè)裝置，根據(jù)比較結(jié)果確定一個(gè)校正項(xiàng)，在確定了一個(gè)模擬值的序號(hào)之后與其組合或相加，由確定的粗略參考值和確定的精細(xì)參考值的序號(hào)之和給出代表該模擬信號(hào)的數(shù)字值，從而確定它的值。
24.按照權(quán)利要求23的裝置，其特征在于用來確定校正項(xiàng)的裝置是這樣確定校正項(xiàng)的，對各計(jì)數(shù)求和，找出存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)之和與估算的計(jì)數(shù)之和的相對偏差，并且用精細(xì)參考電平序列中的電平數(shù)乘以這一相對偏差。
25.按照權(quán)利要求23-24之一的裝置，其特征在于比較器如果確定了一個(gè)粗略參考值和一個(gè)精細(xì)參考值彼此相加給出的值與采樣值具有最小偏差，就加上一個(gè)負(fù)偏移，從而至少給最低精細(xì)參考值加上一個(gè)粗略參考值，獲得一個(gè)比上述粗略參考值要低的偏移的和。
26.按照權(quán)利要求23-25之一的裝置，其特征在于比較器在提供第一和第二序列時(shí)提供具有冗余的序列，因此，當(dāng)比較器至少為最高的精細(xì)參考值加上一個(gè)粗略參考值時(shí)，所得的值要大于或等于比上述一個(gè)粗略參考值略高的那一粗略參考值。
27.由按照權(quán)利要求15-26之一的并行工作的根據(jù)從模擬信號(hào)連續(xù)采樣的模擬值來確定數(shù)字值的多個(gè)元器件構(gòu)成的一種并行轉(zhuǎn)換器裝置，其特征在于第二計(jì)算裝置是所有元器件公用的，并且連接到所要元器件的存儲(chǔ)裝置，用來根據(jù)在所有存儲(chǔ)裝置中計(jì)數(shù)的出現(xiàn)率計(jì)算出模型分布。
28.一種由并行工作的根據(jù)從模擬信號(hào)連續(xù)采樣的模擬值來確定數(shù)字值的多個(gè)轉(zhuǎn)換器元器件構(gòu)成的并行轉(zhuǎn)換器裝置，由各元器件提供代表采樣模擬值的未校正數(shù)字值，其特征在于連接的第一計(jì)算裝置，用來接收未校正數(shù)字值，并且用來為每個(gè)元器件和所有未校正數(shù)字值來計(jì)算未校正數(shù)字值分布的一個(gè)中心測量值和一個(gè)寬度測量值，以及在每個(gè)元器件中-連接到第一計(jì)算裝置的比較裝置，用于將中心和寬度測量值與所有值的中心和寬度測量值相比較，-用來存儲(chǔ)校正值的校正表，-連接到比較裝置和校正表的第二計(jì)算裝置，根據(jù)比較的結(jié)果特別是測量值的差計(jì)算存儲(chǔ)在校正表中的校正值，-連接到校正表的校正裝置，它接收未校正數(shù)字值，根據(jù)未校正數(shù)字值和校正值來確定校正的數(shù)字值，校正的數(shù)字值比未校正數(shù)字值更精確地代表采樣的模擬值。
29.按照權(quán)利要求28的并行轉(zhuǎn)換器裝置，其特征在于第二計(jì)算裝置在計(jì)算校正值時(shí)要確定元器件增益和/或偏移的校正值。
30.一種由并行工作的根據(jù)從模擬信號(hào)連續(xù)采樣的模擬值來確定數(shù)字值的多個(gè)轉(zhuǎn)換器元器件構(gòu)成的并行轉(zhuǎn)換器裝置，各元器件所包括的一個(gè)比較器將采樣模擬值與參考值的序列相比較，所述參考值是由參考電平發(fā)生器產(chǎn)生的一個(gè)子序列的粗略參考值和一個(gè)子序列的精細(xì)參考電平獲得的，其特征在于粗略參考電平的子序列是由各元器件中獨(dú)立的參考電平發(fā)生器的各部分產(chǎn)生的，而精細(xì)參考電平的子序列是由對所有元器件公用的單件參考電平發(fā)生器產(chǎn)生的。
全文摘要
一種模－數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)具有基于靜態(tài)誤差校正的直方圖。在轉(zhuǎn)換器的控制和計(jì)算單元(23)中,將未校正數(shù)字輸出碼的計(jì)數(shù)存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器(51)中。在計(jì)算單元中根據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)確定一種模型分布,例如是估算出預(yù)期的高斯分布。將這一模型分布與測得的計(jì)數(shù)相比較,計(jì)算出計(jì)數(shù)的相對誤差,該相對誤差代表粗略參考電平中的誤差。用這種誤差計(jì)算出存儲(chǔ)在一個(gè)校正表(47)中的校正項(xiàng)L(A)。輸出計(jì)算單元(43’)用這種校正項(xiàng)計(jì)算出更精確的輸出碼。對于具有若干單元的并行ADC裝置,單元內(nèi)的直方圖可以用來校正增益和偏移誤差。另外,直方圖還可以用于內(nèi)置的自身測試。在并行ADC中,一個(gè)參考電平發(fā)生器只有一部分對各單元是公用的,用來提供沒有交擾的精確粗略電平。
文檔編號(hào)H03M1/10GK1352823SQ00808129
公開日2002年6月5日 申請日期2000年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月28日
發(fā)明者J·E·?？藗惖? M·魯?shù)仑惱?申請人:艾利森電話股份有限公司