專利名稱：直流偏移校正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種直流偏移校正裝置，尤指一種用來降低電路的直流偏移情形的校正裝置。
背景技術(shù)：
在以往的無線通訊應(yīng)用中，大多數(shù)的射頻傳輸接收器(RFtransceiver)是采用傳統(tǒng)的“超外差”(super-heterodyne)架構(gòu)。超外差架構(gòu)的傳輸接收器雖擁有良好的效能，但必須使用成本昂貴且體積龐大的中頻表面聲波濾波器(IF SAW Filter)等許多組件，使得系統(tǒng)復(fù)雜度與生產(chǎn)成本較高。
近來許多射頻傳輸接收器改采“直接轉(zhuǎn)換”(direct conversion)型的架構(gòu)，來改良上述超外差式傳輸接收器的問題。直接轉(zhuǎn)換又稱為零中頻(zero IF)，其是將所接收的射頻信號直接降至基頻。相較于傳統(tǒng)的超外差架構(gòu)，直接轉(zhuǎn)換型傳輸接收器可省卻昂貴的SAW濾波器、中頻至基頻轉(zhuǎn)換電路、以及鏡像拒斥濾波器(image reject filter)等組件，故可降低電路所需的成本與空間。
然而，在實際應(yīng)用上，直接轉(zhuǎn)換型的架構(gòu)常會面臨直流偏移(DCoffset)的問題而使效能受到嚴重影響。直流偏移不但會使混波器所輸出的信號失真走樣，還可能造成后級電路(例如模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，ADC)的飽和(saturation)，進而降低了接收電路的整體效能。
Tilley等人于UP Patent 6225848，“Method and apparatus forsettling and maintaining DC offset”以及UP Patent 6356217，“Enhanced DC off set correction through bandwidth and clock speedselection”當中，提出了設(shè)置一直流偏移校正回路來校正電路的直流偏移的架構(gòu)。在前述的直流偏移校正回路中，利用二元搜尋(binarysearch)算法調(diào)整一電壓型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器(digital-to-analogconverter，DAC)的輸出電壓，來達成校正電路的直流偏移的目的。若要提升校正的精確度，則需增加額外的電壓型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與運算傳導(dǎo)放大器(operational transconductance amplifier，OTA)。
然而，前述提升直流偏移校正精確度的方法，不僅會造成電路成本的增加，且校正的精確度仍受限于所使用的電壓型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器本身的分辨率限制。換言之，公知技術(shù)顯然無法同時滿足降低電路成本與提升校正精確度的雙重要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可同時降低電路成本與提升校正的精確度的直流偏移校正裝置。
本發(fā)明的較佳實施例中提供一種直流偏移(DC off set)校正裝置，用來校正一增益級(gain stage)輸出信號的直流偏移情形，該直流偏移校正裝置包含有一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器(digital-to-analogconverter，DAC)，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一電流信號；以及一電流至電流轉(zhuǎn)換器(current-to-current converter)，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一補償信號，以降低該增益級輸出信號的直流偏移情形。
本發(fā)明的較佳實施例中所提供的另一種直流偏移校正裝置包含有一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一電流信號；一第一電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一第一補償信號；以及一第二電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來依據(jù)一參考電流產(chǎn)生一第二補償信號；其中該第一、第二補償信號是用來降低該增益級輸出信號的直流偏移情形。
本發(fā)明的較佳實施例中另提供一種直流偏移校正裝置，其包含有一第一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一第一電流信號；一第一電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該第一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該第一電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一第一補償信號；一第二數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一第二電流信號；以及一第二電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該第二數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該第二電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一第二補償信號；其中該第一、第二補償信號是用來降低該增益級輸出信號的直流偏移情形。
本發(fā)明的優(yōu)點是利用電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器來取代公知技術(shù)中的電壓型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，可降低電路成本，并且藉由電流至電流轉(zhuǎn)換器的運作，可縮小電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器所輸出的電流信號的刻度，進而達成提升校正精準度的目的。


圖1為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的一信號接收器的第一實施例簡化后的局部方塊圖。
圖2為圖1中的電流型數(shù)位置模擬轉(zhuǎn)換器的第一實施例的示意圖。
圖3為圖1中的電流型數(shù)位置模擬轉(zhuǎn)換器的第二實施例的示意圖。
圖4為圖1中的電流型數(shù)位置模擬轉(zhuǎn)換器的第三實施例的示意圖。
圖5為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的一信號接收器的第二實施例簡化后的局部方塊圖。
圖6為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的一信號接收器的第三實施例簡化后的局部方塊圖。
圖7為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的一信號接收器的第四實施例簡化后的局部方塊圖。
圖8為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的一信號接收器的第五實施例簡化后的局部方塊圖。
圖9為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的一信號接收器的第六實施例簡化后的局部方塊圖。
圖10為一差動式增益級的一實施例的示意圖。
100、500、600、700、800、900信號接收器110、610、810、910前級電路120、520、620、720、820、920、1000增益級122、124電阻126電容130、630、830、930控制電路132、632、832、932比較電路134、634、834、934處理單元140、640、840、942、944電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器150、650、850、860、950、960電流至電流轉(zhuǎn)換器152、652、852、862、952、962電流至電壓轉(zhuǎn)換器154、654、854、864、954、964補償信號產(chǎn)生器
具體實施例方式
本發(fā)明所提出的直流偏移校正裝置，除可應(yīng)用于直接轉(zhuǎn)換型架構(gòu)、或超外差型架構(gòu)的信號接收器(receiver)、或傳輸接收器(transceiver)外，亦可應(yīng)用于其它需消除直流偏移的電子電路。為方便描述，以下將以應(yīng)用本發(fā)明的直流偏移校正裝置的射頻信號接收器為例，來說明本發(fā)明的直流偏移校正裝置的架構(gòu)與運作方式。惟需注意，以下所揭露的實施例，旨在說明而非局限本發(fā)明的應(yīng)用范疇。
請參考圖1，其所繪示為應(yīng)用本發(fā)明的直流偏移校正裝置的一信號接收器(receiver)100簡化后的局部方塊圖。信號接收器100包含有一前級電路110以及一增益級(gainstage)120。在采用直接轉(zhuǎn)換(direct conversion)型架構(gòu)的接收器中，前級電路110通常會包含一混波器(mixer)，用來將接收信號的頻率降至基頻(baseband)，但在本發(fā)明中，前級電路110亦可以是另一增益級電路。如圖1所示，增益級120為一單端式(single-end)增益電路，其增益大小由電阻124與122的電阻值R2與R1來決定，而增益級120的頻寬(bandwidth)則是由電阻124的電阻值R2與電容126的電容值C2來決定。
在本實施例中，本發(fā)明的直流偏移校正裝置包含一控制電路130、一電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器(current DAC)140、以及一電流至電流(current-to-current，I-to-I)轉(zhuǎn)換器150。如業(yè)界公知，即使前級電路110的輸入端沒有輸入信號，其輸出端仍可能會產(chǎn)生(induce)些許直流偏壓(DC bias)，亦即所謂的直流偏移(DC of fset)現(xiàn)象。由于后續(xù)的增益級120會進一步將前級電路110的直流偏移加以放大，因而可能造成后級電路的飽和(saturation)，而影響到電路的效能。在本發(fā)明的直流偏移校正裝置中，控制電路130會依據(jù)增益級120輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一n位的數(shù)字控制信號。電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140會依據(jù)該數(shù)字控制信號產(chǎn)生一電流信號。電流至電流轉(zhuǎn)換器150，則會縮小該電流信號的刻度(scale)以產(chǎn)生一補償信號，以降低增益級120輸出信號的直流偏移情形。
本發(fā)明的直流偏移校正裝置藉由電流至電流轉(zhuǎn)換器150縮小該電流信號的刻度，除可提升校正的精確度外，亦可降低對電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140輸出信號分辨率的要求，進而可降低電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140的電路成本。以下將進一步說明本發(fā)明的直流偏移校正裝置的運作情形。
如前所述，控制電路130會依據(jù)增益級120輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生n位的數(shù)字控制信號。在一較佳實施例中，控制電路130另包含有一比較電路(comparing circuit)132，以及用來產(chǎn)生該n位數(shù)字控制信號的一處理單元(processor)134。比較電路132是用來比較增益級120的輸出信號與一參考位準的大小，可用一比較器(comparator)、一限制器(limiter)、或是一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)等電路來實現(xiàn)。在一較佳實施例中，比較電路132是于前級電路110沒有輸入信號時比較增益級120的輸出信號與該參考位準的大小。一般而言，此時增益級120的輸出信號位準的冀望值為零(意即直流偏移值為零)，故該參考位準可設(shè)為零。
處理單元134會依據(jù)比較電路132的比較結(jié)果，進行一種二元搜尋運算(binary search)，并依序由最高位(MSB)至最低位(LSB)逐步(bit-by-bit)設(shè)定該數(shù)字控制信號的各位值。每當處理單元134完成設(shè)定該數(shù)字控制信號的一位值時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140會相對應(yīng)地調(diào)整其輸出的該電流信號的大小。而在處理單元134設(shè)定該數(shù)字控制信號的下一位值前，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140輸出的電流會保持固定。當控制電路130的處理單元134完成該數(shù)字控制信號所有位值的設(shè)定后，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140輸出的該電流信號將會保持于最終的值。
在本發(fā)明的直流偏移校正裝置的架構(gòu)中，處理單元134可隨著所搭配的電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140類型的不同，來調(diào)整設(shè)定該數(shù)字控制信號的方式。
舉例而言，圖2繪示圖1中的電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140的一第一實施例的示意圖。在圖2中，處理單元134所輸出的該數(shù)字控制信號可表示為一控制字節(jié){an-1，...，a1，a0}，其中，an-1是對應(yīng)于該數(shù)字控制信號的最高位(MSB)，而a0則對應(yīng)于最低位(LSB)。在一實施例中，處理單元134可逐步將該數(shù)字控制信號各位的值am分別設(shè)定為0或1，以使電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140據(jù)以控制各電流源CSm所對應(yīng)的開關(guān)SWm，以調(diào)整總輸出電流的大小，其中m＝0，1，...，n-1。在本實施例中，當一控制位值am為1時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140會控制對應(yīng)的一開關(guān)SWm形成通路(close)；當該控制位值am為0時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140則會控制該開關(guān)SWm形成斷路(open)。如此一來，當{an-1，...，a1，a0}均設(shè)定為0時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的總電流大小為0；而當{an-1，...，a1，a0}均設(shè)定為1時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的總電流大小則為 其中I0為一常數(shù)。實際操作上，亦可將電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140當中的各電流源皆設(shè)計成提供負向電流。在此情況下，當{an-1，...，a1，a0}均設(shè)定為1時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的總電流大小將會是 由上述可知，在圖2的實施例中，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140只會輸出正向電流或負向電流的其中之一。
此外，亦可將電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140的架構(gòu)設(shè)計為可提供正向或負向的輸出電流，以擴展應(yīng)用的范圍。例如，圖3繪示圖1中的電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140的一第二實施例的示意圖。如圖3所示，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140包含有一提供負向電流的電流源CS’，與多個提供正向電流的電流源CS0-CSn-1。在一實施例中，控制字節(jié){an-1，...，a1，a0}的初始值均設(shè)定為0，處理單元134會對該數(shù)字控制信號各位依序做設(shè)定調(diào)整。當針對某位am做處理時，會先把該位am的值設(shè)為1，然后再依據(jù)比較電路132的比較結(jié)果將該位am設(shè)定為0或1，以使電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140據(jù)以控制電流源CSm所對應(yīng)的開關(guān)SWm，以調(diào)整總輸出電流的大小。在本實施例中，同樣假設(shè)當一控制位值am為1時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140會控制對應(yīng)的一開關(guān)SWm形成通路；當該控制位值am為0時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140則會控制該開關(guān)SWm形成斷路。如此一來，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的總電流大小可表示為-2n-1·I0+Σm=0n-1am·2m·I0,]]>其中I0為一常數(shù)。在實際應(yīng)用上，亦可將圖3的實施例的架構(gòu)，改為一提供正向電流的電流源與多個提供負向電流的電流源的組合。在此情形下，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的總電流大小會變更為2n-1·I0-Σm=0n-1am·2m·I0.]]>圖4所繪示為本發(fā)明的電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140的一第三實施例的示意圖。如圖4所示，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140包含有多個提供負向電流的電流源CS’0-CS’n-1，與多個提供正向電流的電流源CS0-CSn-1。在一較佳實施例中，處理單元134可逐步將該數(shù)字控制信號{an-1，...，a1，a0}的各位值分別設(shè)定為1或-1，以分別控制開關(guān)SW0-SWn-1、SW’0-SW’n-1的開關(guān)狀態(tài)，進而分別控制多個提供正向電流的電流源CS0-CSn-1及多個提供負向電流的電流源CS’0-CS’n-1是否貢獻至最后的總電流值。實際操作上，各位的初始值可皆設(shè)為0，以使電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140的所有開關(guān)SW0-SWn-1、SW’0-SW’n-1均保持于斷路狀態(tài)，因此，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140輸出的初始總電流值為0。舉例而言，當最高位(MSB)的值an-1被設(shè)定為1時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140會控制開關(guān)SWn-1形成通路(close)，并控制開關(guān)SW’n-1形成斷路(open)，以提供正向的電流2n-1*I0。當位值a1被設(shè)定為-1時，則電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140會控制開關(guān)SW1形成斷路，并控制開關(guān)SW’1形成通路，以提供負向的電流21*I0，其余情形依此類推。換言之，在本實施例中，當處理單元134將{an-1，...，a1，a0}均設(shè)定為1時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的總電流大小為 而當{an-1，...，a1，a0}均設(shè)定為-1時，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的總電流大小則為 在實際操作上，除前述實施例外，處理單元134還可利用各種公知的逐次逼近緩存器(Successive Approximation Register，SAR)，或是可進行二元搜尋算法的軟件來實現(xiàn)，其實施方式為業(yè)界公知，故在此不予贅述。
請再參考圖1，在本發(fā)明的一較佳實施例中，電流至電流轉(zhuǎn)換器150另包含一電流至電壓(current-to-voltage，I-to-V)轉(zhuǎn)換器152，電連接于數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140；以及一補償信號產(chǎn)生器154，電連接于電流至電壓轉(zhuǎn)換器152與增益級120。電流至電壓轉(zhuǎn)換器152是用來將電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的該電流信號由電流域(current domain)轉(zhuǎn)換至電壓域(voltage domain)，并加以放大。補償信號產(chǎn)生器154則是用來將該電壓信號轉(zhuǎn)換回電流域，并同時對信號進行縮小處理，以產(chǎn)生一補償信號來降低增益級120輸出信號的直流偏移情形。實際操作上，補償信號產(chǎn)生器154可用一電壓至電流(voltage-to-current，V-to-I)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，例如，補償信號產(chǎn)生器154可以是一電阻器。
在此需注意，本發(fā)明的電流至電流轉(zhuǎn)換器150的功用并非僅單純將電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所輸出的電流信號先由電流域轉(zhuǎn)換至電壓域，然后再轉(zhuǎn)換回電流域。詳細而言，本發(fā)明的電流至電流轉(zhuǎn)換器150是先利用電流至電壓轉(zhuǎn)換器152于轉(zhuǎn)換信號型態(tài)至電壓域的同時，放大信號的刻度(scale)，接著再于利用補償信號產(chǎn)生器154將信號型態(tài)轉(zhuǎn)換回電流域的同時，將信號的刻度加以縮小，使得本發(fā)明具有精細調(diào)整補償信號大小的能力。例如，在一較佳實施例中，補償信號產(chǎn)生器154可用一電阻單元來實現(xiàn)。改變補償信號產(chǎn)生器154的電阻值將可調(diào)整該補償信號的刻度。一般而言，補償信號產(chǎn)生器154的電阻值越高，該補償信號的刻度會越小，本發(fā)明微調(diào)補償信號大小的分辨率就越高。
本發(fā)明的電流至電流轉(zhuǎn)換器150這樣做的目的，是在于使補償信號產(chǎn)生器154所輸出的該補償信號的刻度，小于電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140原先所輸出的該電流信號的刻度。換言之，藉由前述的轉(zhuǎn)換過程，該補償信號的分辨率(resolution)會較電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140原先輸出的該電流信號來得高。該補償信號的分辨率可藉由改變電流至電壓轉(zhuǎn)換器152放大信號的程度，或補償信號產(chǎn)生器154的電壓至電流轉(zhuǎn)換特性來調(diào)整。此外，提升電流至電壓轉(zhuǎn)換器152放大信號的程度，并配合上具有適當?shù)刃щ娮柚档难a償信號產(chǎn)生器154，將可更精確地控制該補償信號的分辨率。
另一方面，由于本發(fā)明的電流至電流轉(zhuǎn)換器150可提升該補償信號的分辨率之故，因而可降低對電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140分辨率的要求。如此一來，電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140所需的電路成本或電路面積將可有效降低。
實作上，另可于增益級120至控制電路130的信號路徑上設(shè)置一開關(guān)(未顯示)，以使處理單元134于完成該數(shù)字控制信號所有位值的設(shè)定后，可控制該開關(guān)將該信號回授路徑設(shè)為斷路(open)狀態(tài)。此架構(gòu)于以下各實施例中均適用，為簡潔起見，以下將不再重復(fù)說明。
請注意，圖1中所繪示的增益級120僅為一示意電路，應(yīng)用上，增益級120可為一濾波器(filter)、或一可程序增益放大器(PGA)等等不同的增益電路。甚至，本發(fā)明的直流偏移校正裝置的架構(gòu)，亦可用來同時校正多個增益電路的直流偏移。例如，圖5所繪示為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的信號接收器的第二實施例簡化后的局部方塊圖。圖5的一信號接收器500與前述的信號接收器100很類似，兩者的不同點僅在于信號接收器500的增益級520包含了多個增益電路。在實際應(yīng)用上，增益級520中的多個增益電路可分別為不同功能的增益電路。在圖5與圖1中編號相同的組件，其實施方式與運作方式實質(zhì)上相同，故不再贅述。
請參考圖6，其繪示為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的信號接收器的第三實施例簡化后的局部方塊圖。如圖6所示，一信號接收器600包含有一前級電路610以及一差動式增益級620。本發(fā)明的直流偏移校正裝置包含一控制電路630、一電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器640、以及一電流至電流轉(zhuǎn)換器650。其中，控制電路630另包含有一比較電路632以及一處理單元634，而電流至電流轉(zhuǎn)換器650另包含有一電流至電壓轉(zhuǎn)換器652以及一補償信號產(chǎn)生器654。一般而言，差動式增益級620中的電阻R1A的電阻值會與電阻R1B相同，電阻R2A的電阻值會與電阻R2B相同，而電容C2A的電容值則會與電容C2B相同。
由于本實施例中的增益級620為一差動式增益電路，因此，控制電路630的比較電路632于運作時是比較增益級620的差動式輸出的兩信號，來檢測增益級620的直流偏移情形。處理單元634與電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器640的運作方式，分別與前述圖l的處理單元134及電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器140實質(zhì)上相同，為簡潔起見，在此不再贅述。
同樣地，電流至電流轉(zhuǎn)換器650會先利用電流至電壓轉(zhuǎn)換器652，將電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器640的輸出信號由電流域轉(zhuǎn)換至電壓域并同時放大其刻度，接著再利用補償信號產(chǎn)生器654將信號型態(tài)轉(zhuǎn)換回電流域并縮小信號的刻度。如前所述，這樣的轉(zhuǎn)換方式可使補償信號產(chǎn)生器654輸出的一補償信號的分辨率(resolution)較電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器640原先輸出的該電流信號來得高。同理，在實際操作上補償信號產(chǎn)生器654可用一電壓至電流(voltage-to-current，V-to-I)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。例如，補償信號產(chǎn)生器654可用一電阻單元來實現(xiàn)，且該補償信號的分辨率可藉由改變電流至電壓轉(zhuǎn)換器652放大信號的程度或補償信號產(chǎn)生器654的電阻值來調(diào)整。補償信號產(chǎn)生器654所輸出的該補償信號，是用來補償增益級620的兩差動式輸入路徑其中之一的信號，以校正增益級620的直流偏移情形。
請注意，圖6中所繪示的增益級620僅為一示意電路，實際操作上，增益級620可為各種類型的差動式增益電路。甚至，本發(fā)明的直流偏移校正裝置的架構(gòu)，亦可用來同時校正多個差動式增益電路的直流偏移。例如，圖7所繪示為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的信號接收器的第四實施例簡化后的局部方塊圖。在圖7所示的一信號接收器700中，其增益級720包含了多個差動式增益電路。在實際應(yīng)用上，增益級720當中的多個增益電路可分別為不同功能的差動式增益電路。在圖7與圖6中編號相同的組件，其實施與運作方式實質(zhì)上相同，不再贅述。
圖8所繪示為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的信號接收器的第五實施例簡化后的局部方塊圖。如圖8所示，一信號接收器800包含有一前級電路810以及一差動式增益級820。本發(fā)明的直流偏移校正裝置包含一控制電路830、一電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器840、一第一電流至電流轉(zhuǎn)換器850、以及一第二電流至電流轉(zhuǎn)換器860。同樣地，增益級820可為各種類型的差動式增益電路或包含有多個差動式增益電路?？刂齐娐?30包含有一比較電路832以及一處理單元834。第一電流至電流轉(zhuǎn)換器850包含有一電流至電壓轉(zhuǎn)換器852以及一補償信號產(chǎn)生器854，而第二電流至電流轉(zhuǎn)換器860包含有一電流至電壓轉(zhuǎn)換器862以及一補償信號產(chǎn)生器864。控制電路830的比較電路832用來比較增益級820的差動式輸出的兩信號，以檢測增益級820的直流偏移情形，而處理單元834會依據(jù)比較電路832比較的結(jié)果產(chǎn)生一數(shù)字控制信號。如前所述，該數(shù)字控制信號是用來控制電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器840產(chǎn)生一電流信號。同樣地，第一電流至電流轉(zhuǎn)換器850是利用電流至電壓轉(zhuǎn)換器852及補償信號產(chǎn)生器854，將該電流信號轉(zhuǎn)換成具有較高分辨率的一第一補償信號，以補償增益級820的兩差動式輸入路徑其中之一的信號。
由于在實際電路中，第一電流至電流轉(zhuǎn)換器850自身亦可能導(dǎo)致些許的直流偏移。第一電流至電流轉(zhuǎn)換器850所導(dǎo)致的直流偏移通常很細微，但仍可能造成增益級820的后級電路(例如模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，ADC)的有效工作范圍產(chǎn)生偏移的情形。因此，本實施例中，是利用第二電流至電流轉(zhuǎn)換器860依據(jù)一參考電流輸出一第二補償信號至增益級820的兩差動式輸入路徑的另一路徑，以抵銷第一電流至電流轉(zhuǎn)換器850所引致的直流偏移。在實際操作上，該參考電流的值可為零。為了能將第一電流至電流轉(zhuǎn)換器850所導(dǎo)致的直流偏移降至最低，在一較佳實施例中，第二電流至電流轉(zhuǎn)換器860中的電流至電壓轉(zhuǎn)換器862與第一電流至電流轉(zhuǎn)換器850中的電流至電壓轉(zhuǎn)換器852具有相同的電流至電壓轉(zhuǎn)換特性。此外，補償信號產(chǎn)生器864亦與補償信號產(chǎn)生器854具有相同的電壓至電流轉(zhuǎn)換特性。例如，可利用具有相同電阻值的兩電阻單元來分別實現(xiàn)補償信號產(chǎn)生器864與補償信號產(chǎn)生器854。
請參考圖9，其所繪示為應(yīng)用本發(fā)明的直流校正裝置的信號接收器的第六實施例簡化后的局部方塊圖。在本實施例中，一信號接收器900包含有一前級電路910以及一差動式增益級920。本發(fā)明的直流偏移校正裝置包含一控制電路930、一第一電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器942、一第二電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器944、一第一電流至電流轉(zhuǎn)換器950、以及一第二電流至電流轉(zhuǎn)換器960。與前述的第五實施例類似，控制電路930包含有一比較電路932以及一處理單元934；第一電流至電流轉(zhuǎn)換器950包含有一電流至電壓轉(zhuǎn)換器952以及一補償信號產(chǎn)生器954；而第二電流至電流轉(zhuǎn)換器960包含有一電流至電壓轉(zhuǎn)換器962以及一補償信號產(chǎn)生器964。
由前述實施例的說明可知，倘若電流至電壓轉(zhuǎn)換器952的電流至電壓轉(zhuǎn)換特性與電流至電壓轉(zhuǎn)換器962相同，且補償信號產(chǎn)生器954的電壓至電流轉(zhuǎn)換特性亦與補償信號產(chǎn)生器964相同，則可使第一電流至電流轉(zhuǎn)換器950與第二電流至電流轉(zhuǎn)換器960所導(dǎo)致的直流偏移互相抵銷至最低程度。同樣地，補償信號產(chǎn)生器954與964可用電壓至電流轉(zhuǎn)換特性相同的兩電壓至電流轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，例如，可用具有相同電阻值的兩電阻單元來實現(xiàn)。
與前述圖8的實施例的不同點，在于本實施例中設(shè)置了兩個電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器(942及944)，且控制電路930的處理單元934會依據(jù)比較電路932的比較結(jié)果，產(chǎn)生一第一控制信號與一第二控制信號，以分別控制電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器942及944輸出的電流大小。電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器942會依據(jù)該第一控制信號輸出一第一電流信號至第一電流至電流轉(zhuǎn)換器950；而電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器944會依據(jù)該第二控制信號輸出一第二電流信號至第二電流至電流轉(zhuǎn)換器960。由于增益級920為一差動式增益級，因此，增加一特定電流量至增益級920的兩差動式輸入路徑的其中之一所造成的效果，相當于自增益級920的另一輸入路徑中減少該特定電流量?；诖它c特性，處理單元934于設(shè)定該第一與第二控制信號時，可單純地將兩控制信號中相對應(yīng)的位值設(shè)定為相反。
例如，假設(shè)電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器942及944均以前述圖2所示的實施例實現(xiàn)，則當處理單元934將該第一控制信號的最高位值(MSB)設(shè)為1時，即可單純地將該第二控制信號的最高位值設(shè)為0；反之，當處理單元934將該第一控制信號的最高位值設(shè)為0時，即可單純地將該第二控制信號的最高位值設(shè)為1。此外，本發(fā)明的直流偏移校正裝置于實際操作上并不限定電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器942的實施方式需與電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器944相同。任何使用兩電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器配合兩電流至電流轉(zhuǎn)換器來校正增益級輸出信號的直流偏移的架構(gòu)，均涵蓋于本發(fā)明的實施例的范圍內(nèi)。
請注意，前述實施例中的差動式增益級并不局限于運算放大器(OP-amplifier)架構(gòu)的差動增益電路。例如，圖10所繪示為另一類差動式增益級1000的示意圖。前述本發(fā)明的直流偏移校正裝置，亦可將電流至電流轉(zhuǎn)換器所輸出的補償信號電連接至差動式增益級1000的差動輸入端A、A’或負載端B、B’，來校正差動式增益級1000輸出信號的直流偏移情形。
由上述各實施例的說明可知，本發(fā)明的直流偏移校正裝置的架構(gòu)是藉由電流至電流轉(zhuǎn)換器的運作，將原本電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器所輸出的分辨率較低的電流信號，先轉(zhuǎn)換至電壓域并加以放大，再轉(zhuǎn)換回電流域，以得到具有較高分辨率且穩(wěn)態(tài)的補償電流。如此一來，對電流型數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器的輸出信號分辨率的要求便可降低，進而可節(jié)省其電路成本與電路面積。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種直流偏移校正裝置，用來校正一增益級輸出信號的直流偏移情形，其特征在于，該直流偏移校正裝置包含有一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一電流信號；以及一電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一補償信號，以降低該增益級輸出信號的直流偏移情形。
2.按照權(quán)利要求1所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該電流至電流轉(zhuǎn)換器另包含有一電流至電壓轉(zhuǎn)換器，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，用來將該電流信號轉(zhuǎn)換為一電壓信號；以及一補償信號產(chǎn)生器，電連接于該電流至電壓轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來依據(jù)該電壓信號產(chǎn)生該補償信號。
3.按照權(quán)利要求2所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該補償信號產(chǎn)生器為一電壓至電流轉(zhuǎn)換器。
4.按照權(quán)利要求3所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該電壓至電流轉(zhuǎn)換器為一電阻單元。
5.按照權(quán)利要求1所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該裝置另包含有一控制電路，電連接于該增益級與該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器之間，用來比較該增益級的一輸出信號與一參考位準，并依據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生一控制信號；其中該增益級為一單端式增益級，且該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器依據(jù)該控制信號產(chǎn)生該電流信號。
6.按照權(quán)利要求1所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該裝置另包含有一控制電路，電連接于該增益級與該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器之間，用來比較該增益級的差動式輸出的兩信號，并依據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生一控制信號；其中該增益級為一差動式增益級，且該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器依據(jù)該控制信號產(chǎn)生該電流信號。
7.一種直流偏移校正裝置，用來校正一增益級輸出信號的直流偏移情形，其特征在于，該直流偏移校正裝置包含有一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一電流信號；一第一電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一第一補償信號；以及一第二電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來依據(jù)一參考電流產(chǎn)生一第二補償信號；其中該第一、第二補償信號是用來降低該增益級輸出信號的直流偏移情形。
8.按照權(quán)利要求7所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第一電流至電流轉(zhuǎn)換器另包含有一第一電流至電壓轉(zhuǎn)換器，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，用來將該電流信號轉(zhuǎn)換為一第一電壓信號；以及一第一補償信號產(chǎn)生器，電連接于該第一電流至電壓轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來依據(jù)該第一電壓信號產(chǎn)生該第一補償信號。
9.按照權(quán)利要求8所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第二電流至電流轉(zhuǎn)換器另包含有一第二電流至電壓轉(zhuǎn)換器，用來依據(jù)該參考電流產(chǎn)生一第二電壓信號；以及一第二補償信號產(chǎn)生器，電連接于該第二電流至電壓轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來依據(jù)該第二電壓信號產(chǎn)生該第二補償信號。
10.按照權(quán)利要求9所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第一或第二補償信號產(chǎn)生器為一電壓至電流轉(zhuǎn)換器。
11.按照權(quán)利要求10所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該電壓至電流轉(zhuǎn)換器為一電阻單元。
12.按照權(quán)利要求11所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第一及第二補償信號產(chǎn)生器皆為一電阻單元。
13.按照權(quán)利要求12所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第一及第二補償信號產(chǎn)生器具有相同的電阻值，且該第一及第二電流至電壓轉(zhuǎn)換器具有相同的電流至電壓轉(zhuǎn)換特性。
14.按照權(quán)利要求7所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該參考電流的電流值為零。
15.按照權(quán)利要求7所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該裝置另包含有一控制電路，電連接于該增益級與該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器之間，用來比較該增益級的差動式輸出的兩信號，并依據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生一控制信號；其中該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器依據(jù)該控制信號產(chǎn)生該電流信號。
16.一種直流偏移校正裝置，用來校正一增益級的直流偏移，其特征在于，該直流偏移校正裝置包含有一第一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一第一電流信號；一第一電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該第一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該第一電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一第一補償信號；一第二數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一第二電流信號；以及一第二電流至電流轉(zhuǎn)換器，電連接于該第二數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該第二電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一第二補償信號；其中該第一、第二補償信號是用來降低該增益級輸出信號的直流偏移情形。
17.按照權(quán)利要求16所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第一電流至電流轉(zhuǎn)換器另包含有一第一電流至電壓轉(zhuǎn)換器，電連接于該第一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，用來將該第一電流信號轉(zhuǎn)換為一第一電壓信號；以及一第一補償信號產(chǎn)生器，電連接于該第一電流至電壓轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來依據(jù)該第一電壓信號產(chǎn)生該第一補償信號。
18.按照權(quán)利要求17所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第二電流至電流轉(zhuǎn)換器另包含有一第二電流至電壓轉(zhuǎn)換器，電連接于該第二數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器，用來依據(jù)該第二電流信號產(chǎn)生一第二電壓信號；以及一第二補償信號產(chǎn)生器，電連接于該第二電流至電壓轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來依據(jù)該第二電壓信號產(chǎn)生該第二補償信號。
19.按照權(quán)利要求18所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第一或第二補償信號產(chǎn)生器為一電壓至電流轉(zhuǎn)換器。
20.按照權(quán)利要求19所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該電壓至電流轉(zhuǎn)換器為一電阻單元。
21.按照權(quán)利要求20所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第一及第二補償信號產(chǎn)生器皆為一電阻單元。
22.按照權(quán)利要求21所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該第一及第二補償信號產(chǎn)生器具有相同的電阻值，且該第一及第二電流至電壓轉(zhuǎn)換器具有相同的電流至電壓轉(zhuǎn)換特性。
23.按照權(quán)利要求16所述的直流偏移校正裝置，其特征在于，該裝置另包含有一控制電路，電連接于該增益級與該第一及第二數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器之間，用來比較該增益級的差動式輸出的兩信號，并依據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生對應(yīng)該直流偏移的一第一控制信號與一第二控制信號；其中該第一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器依據(jù)該第一控制信號產(chǎn)生該第一電流信號，而該第二數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器依據(jù)該第二控制信號產(chǎn)生該第二電流信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流偏移(DC offset)校正裝置，用來校正一增益級(gain stage)輸出信號的直流偏移情形，該直流偏移校正裝置包含有一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器(digital－to－analog converter，DAC)，電連接于該增益級，用來依據(jù)該增益級輸出信號的直流偏移情形產(chǎn)生一電流信號；以及一電流至電流轉(zhuǎn)換器(current－to－current converter)，電連接于該數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與該增益級，用來將該電流信號進行縮小處理以產(chǎn)生一補償信號，以降低該增益級輸出信號的直流偏移情形。
文檔編號H03F1/30GK1764062SQ200410083778
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者屈慶勛, 沈致賢, 王守琮, 邱繼昆 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司