一種過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)電子電路領(lǐng)域，更具體的是一種過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是工業(yè)測(cè)量和控制等領(lǐng)域中的重要器件。通常，按設(shè)計(jì)架構(gòu)將 它們分為5種基本的類型：5：-A型、逐次逼近型、子范圍（subrange)型、管線型（ pipelined)和Flash型。在這5種類型的ADC中，A型因其采用了過(guò)采樣和數(shù)字濾 波技術(shù)而顯得別具一格。長(zhǎng)期以來(lái)，由于對(duì)它的不了解，一些電路設(shè)計(jì)者往往忽視了對(duì) H-A型ADC的使用。但S-A型ADC的高分辨率，高性價(jià)比和低功耗等優(yōu)點(diǎn)使它在直 流和低頻信號(hào)的測(cè)量中有著較為突出的表現(xiàn)。
[0003] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器可分為數(shù)字和模擬兩大部分。如圖1所示，模擬部分是一個(gè) A:調(diào)制器，以遠(yuǎn)大于奈奎斯特頻率的采樣率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，輸出一位的 數(shù)字位流。數(shù)字部分是一個(gè)數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)低通濾波和減取樣的功能。作用是濾除大 部分經(jīng)過(guò)調(diào)制器整形后的量化噪聲，并對(duì)一位的數(shù)據(jù)位流進(jìn)行減取樣，得到最終的 量化結(jié)果。
[0004] 客模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)的數(shù)字化在調(diào)制器這一部分完成.它把模擬 信號(hào)用增量調(diào)制的方法量化成一位的串行數(shù)字位流。難調(diào)制器由差值左的求和單元， 一階或多階積分器5：，量化器和一個(gè)一位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成。一階的:E-A調(diào)制器結(jié)構(gòu)如 圖2所示。
[0005] 在圖2中X是要轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)采樣值，D是已經(jīng)采樣量化了的一位數(shù)字串行位 流量化過(guò)程是：輸入信號(hào)X與反饋信號(hào)W反相求和，得到量化的誤差信號(hào)B。誤差信號(hào) B進(jìn)入積分器積分，輸出的信號(hào)C輸入至量化器進(jìn)行量化，得到由0和1組成的數(shù)字序列 D。數(shù)字序列D又經(jīng)過(guò)一位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)反饋至求和節(jié)點(diǎn)，形成閉合的反饋環(huán)路。 由反饋理論可知，反饋環(huán)路將強(qiáng)迫輸出數(shù)字系列D對(duì)應(yīng)的模擬平均值等于輸入信號(hào)的采樣 X的平均值.如果采樣值X的采樣率滿足采樣定理，即等于或大于奈奎斯特頻率，這時(shí) 的數(shù)字輸出系列D就是它對(duì)應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)換。在實(shí)際中，Z-A調(diào)制器這一部分以遠(yuǎn)大于奈 奎斯特頻率的速度進(jìn)行采樣和量化。
[0006]目前傳統(tǒng)的S-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器運(yùn)用0TP(單次編程)來(lái)對(duì)電路中的器件失配參數(shù)進(jìn) 行矯正，如圖3,方法一，通過(guò)對(duì)反饋模數(shù)和偏移模塊控制，方法二是通過(guò)對(duì)積分器控制，但 這兩種方法對(duì)于高精度的傳感器來(lái)說(shuō)存在缺陷：（1)一旦0TP把寄存器的參數(shù)設(shè)置好后，溫 度變化導(dǎo)致的漂移沒(méi)法阻止；（2)很多傳感器專用芯片需要能夠檢測(cè)nA到pA級(jí)電流，0TP 矯正沒(méi)法實(shí)現(xiàn)這種精度；（3) 0TP增加了較多的芯片面積，使傳感器芯片和傳感器本身成本 更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 1、本發(fā)明的目的。
[0008] 為了提高對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的器件適配參數(shù)矯正的準(zhǔn)確性和精度，減少芯片的面積， 降低成本，而提出了一種過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路。
[0009] 2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案。
[0010] 過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路由探頭、信號(hào)采集模塊、積分器、量化器、 數(shù)字信號(hào)輸出模塊、參數(shù)反饋及偏移量模塊、狀態(tài)機(jī)組成，探頭檢測(cè)初始信號(hào)輸入到信號(hào)采 集模塊，由狀態(tài)機(jī)控制信號(hào)采集模塊的采集時(shí)序，同時(shí)狀態(tài)機(jī)控制偏移信號(hào)采集模塊模擬 系統(tǒng)失配，然后信號(hào)采集模塊輸出信號(hào)到積分器，狀態(tài)機(jī)控制積分器矯正失配參數(shù)后，通過(guò) 量化器輸出數(shù)字信號(hào)及偏移信號(hào)到數(shù)字信號(hào)輸出模塊，同時(shí)將數(shù)字信號(hào)反饋至參數(shù)反饋及 偏移量模塊。
[0011] 更進(jìn)一步，所述的狀態(tài)機(jī)中有時(shí)鐘產(chǎn)生模塊，通過(guò)時(shí)鐘產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生采集時(shí)序 控制信號(hào)采集模塊。
[0012] 更進(jìn)一步，所述的積分器輸出的信號(hào)通過(guò)量化器量化，所述的量化器為比較器。
[0013] 更進(jìn)一步，所述的量化器為多位量化器。
[0014] 更進(jìn)一步，所述的信號(hào)采集以遠(yuǎn)大于奈奎斯特頻率的速度進(jìn)行采樣。
[0015] 更進(jìn)一步，所述的量化器以遠(yuǎn)大于奈奎斯特頻率的速度進(jìn)行量化。
[0016] 更進(jìn)一步，所述的數(shù)字信號(hào)輸出模塊將偏移量數(shù)字信號(hào)剔除。
[0017] 更進(jìn)一步，所述的狀態(tài)機(jī)控制積分器的狀態(tài)機(jī)為有限狀態(tài)機(jī)。
[0018] 更進(jìn)一步，所述的狀態(tài)機(jī)以二維時(shí)序編碼對(duì)采集模塊進(jìn)行控制。
[0019] 3、本發(fā)明的有益效果。
[0020] (1)通過(guò)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠有效地提高對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的器件適配參數(shù)矯正 的準(zhǔn)確性和精度； (2) 通過(guò)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠?qū)囟茸兓瘜?dǎo)致的漂移進(jìn)行有效遏制； (3)降低了芯片的面積，使整個(gè)電子元件的成本降低。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的邏輯電路圖。
[0022] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的電路簡(jiǎn)圖。
[0023] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的解決方案。
[0024] 圖4為本發(fā)明的電路邏輯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有 益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本發(fā) 明方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效變換都應(yīng) 視為本發(fā)明的技術(shù)方案范疇。
[0026] 實(shí)施例1 如圖4所示，過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路由探頭、信號(hào)采集模塊、積分器、 量化器、數(shù)字信號(hào)輸出模塊、參數(shù)反饋及偏移量模塊、狀態(tài)機(jī)組成，探頭檢測(cè)初始信號(hào)輸入 到信號(hào)采集模塊，由狀態(tài)機(jī)控制信號(hào)采集模塊的采集時(shí)序，同時(shí)狀態(tài)機(jī)控制偏移信號(hào)采集 模塊模擬系統(tǒng)失配，然后信號(hào)采集模塊輸出信號(hào)到積分器，狀態(tài)機(jī)控制積分器矯正失配參 數(shù)后，通過(guò)量化器輸出數(shù)字信號(hào)及偏移信號(hào)到數(shù)字信號(hào)輸出模塊，同時(shí)將數(shù)字信號(hào)反饋至 參數(shù)反饋及偏移量模塊。
[0027] 所述的狀態(tài)機(jī)中有時(shí)鐘產(chǎn)生模塊，通過(guò)時(shí)鐘產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生采集時(shí)序控制信號(hào)采 集模塊。積分器輸出的信號(hào)通過(guò)量化器量化，所述的比較器為多位量化器。
[0028] 所述的信號(hào)采集以遠(yuǎn)大于奈奎斯特頻率的速度進(jìn)行采樣；量化器以遠(yuǎn)大于奈奎斯 特頻率的速度進(jìn)行量化。
[0029] 所述的數(shù)字信號(hào)輸出模塊將偏移量數(shù)字信號(hào)剔除。述的狀態(tài)機(jī)控制積分器的狀態(tài) 機(jī)為有限狀態(tài)機(jī)。所述的狀態(tài)機(jī)以二維時(shí)序編碼對(duì)采集模塊進(jìn)行控制。
[0030] 實(shí)施例2 具體量化器為比較器，過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路由探頭、信號(hào)采集模塊、 積分器、比較器、數(shù)字信號(hào)輸出模塊、參數(shù)反饋及偏移量模塊、狀態(tài)機(jī)組成，探頭檢測(cè)初始信 號(hào)輸入到信號(hào)采集模塊，由狀態(tài)機(jī)控制信號(hào)采集模塊的采集時(shí)序，同時(shí)狀態(tài)機(jī)控制偏移信 號(hào)采集模塊模擬系統(tǒng)失配，然后信號(hào)采集模塊輸出信號(hào)到積分器，狀態(tài)機(jī)控制積分器矯正 失配參數(shù)后，通過(guò)比較器輸出數(shù)字信號(hào)及偏移信號(hào)到數(shù)字信號(hào)輸出模塊，同時(shí)將數(shù)字信號(hào) 反饋至參數(shù)反饋及偏移量模塊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于：由探頭、信號(hào)采集模塊、 積分器、量化器、數(shù)字信號(hào)輸出模塊、參數(shù)反饋及偏移量模塊、狀態(tài)機(jī)組成，探頭檢測(cè)初始信 號(hào)輸入到信號(hào)采集模塊，由狀態(tài)機(jī)控制信號(hào)采集模塊的采集時(shí)序，同時(shí)狀態(tài)機(jī)控制偏移信 號(hào)采集模塊模擬系統(tǒng)失配，然后信號(hào)采集模塊輸出信號(hào)到積分器，狀態(tài)機(jī)控制積分器矯正 失配參數(shù)后，通過(guò)量化器輸出數(shù)字信號(hào)及偏移信號(hào)到數(shù)字信號(hào)輸出模塊，同時(shí)將數(shù)字信號(hào) 反饋至參數(shù)反饋及偏移量模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于：所述 的狀態(tài)機(jī)中有時(shí)鐘產(chǎn)生模塊，通過(guò)時(shí)鐘產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生采集時(shí)序控制信號(hào)采集模塊。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于：所述 的積分器輸出的信號(hào)通過(guò)量化器量化，所述的量化器為比較器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于： 所述的量化器為多位量化器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于：所述 的信號(hào)采集以遠(yuǎn)大于奈奎斯特頻率的速度進(jìn)行采樣。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于： 所述的量化器以遠(yuǎn)大于奈奎斯特頻率的速度進(jìn)行量化。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于：所述 的數(shù)字信號(hào)輸出模塊將偏移量數(shù)字信號(hào)剔除。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于：所述 的狀態(tài)機(jī)控制積分器的狀態(tài)機(jī)為有限狀態(tài)機(jī)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，其特征在于：所述 的狀態(tài)機(jī)以二維時(shí)序編碼對(duì)采集模塊進(jìn)行控制。
【專利摘要】本發(fā)明一種過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的失配自動(dòng)矯正電路，由探頭、信號(hào)采集模塊、積分器、量化器、數(shù)字信號(hào)輸出模塊、參數(shù)反饋及偏移量模塊、狀態(tài)機(jī)組成，探頭檢測(cè)初始信號(hào)輸入到信號(hào)采集模塊，由狀態(tài)機(jī)控制信號(hào)采集模塊的采集時(shí)序，同時(shí)狀態(tài)機(jī)控制偏移信號(hào)采集模塊模擬系統(tǒng)失配，然后信號(hào)采集模塊輸出信號(hào)到積分器，狀態(tài)機(jī)控制積分器矯正失配參數(shù)后，通過(guò)量化器輸出數(shù)字信號(hào)及偏移信號(hào)到數(shù)字信號(hào)輸出模塊，同時(shí)將數(shù)字信號(hào)反饋至參數(shù)反饋及偏移量模塊。通過(guò)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠有效地提高對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的器件適配參數(shù)矯正的準(zhǔn)確性和精度，并且對(duì)溫度變化導(dǎo)致的漂移進(jìn)行有效遏制，降低了芯片的面積，使整個(gè)電子元件的成本降低。
【IPC分類】H03M1/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105007076
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410167161
【發(fā)明人】劉惠博, 李繼鵬, 林建清
【申請(qǐng)人】蘇州邁略信息科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2014年4月24日