CN102281067A

CN102281067A - 用于模拟数字转换器的错误校正系统

Info

Publication number: CN102281067A
Application number: CN2010102013648A
Authority: CN
Inventors: 黄志豪
Original assignee: Himax Media Solutions Inc
Current assignee: Himax Media Solutions Inc
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2011-12-14

Abstract

一种用于模拟数字转换器的错误校正系统，包括一模拟数字转换器、一判断电路以及一调整电路。模拟数字转换器根据一操作频率及一控制信号，将一模拟输入信号转换成一数字输出信号。判断电路判断操作频率的频率是否变化。调整电路根据判断电路的判断结果，调整控制信号。

Description

用于模拟数字转换器的错误校正系统

技术领域

本发明是关于一种用于模拟数字转换器的错误校正系统，特别是关于一种可补偿操作频率变化所造成的码错误(code error)的错误校正系统。

背景技术

第1图是公知的具有模拟数字转换器的错误校正系统的示意图。如图所示，错误校正系统100包括模拟数字转换器(analog-to-digital converter；ADC)110以及电压产生器130。模拟数字转换器110可为一管线式模拟数字转换器(pipeline ADC)。电压产生器130产生参考电压VRP及VRN。在一可能实施例中，若模拟数字转换器110为一管线式模拟数字转换器时，乘法数字模拟转换器(Multiplying Digital to Analog Converter；MDAC)接收参考电压VRP及VRN。模拟数字转换器110在操作频率CLK下运作，并根据参考电压VRP及VRN，将输入信号IN由模拟格式转换成数字格式的输出信号OUT，其中参考电压VRP及VRN位于模拟数字转换器110所能接收的输入信号的电压范围内，即当输入信号低于或高于参考电压VRN/VRP时，输出信号会出现饱和现象(如1111 1111或0000 0000，假设输出信号输出8位数据)。

当模拟数字转换器110运作时，会向外抽取电流，因而降低参考电压VRP及VRN。为了稳定参考电压VRP及VRN，一般的做法是外挂一稳压电容C。稳压电容C的两端分别透过连接导线151及153，耦接至电压产生器130。当模拟数字转换器110抽取电流时，虽会降低参考电压VRP及VRN，然而，透过稳压电容C，则可使参考电压VRP及VRN回到原本的位准。

第2A图为低频操作下，参考电压VRP及VRN的位准化示意图。假设，当操作频率CLK约为25MHz时，属于低频操作。在时间点T21之前，模拟数字转换器110尚未开始运作。

当模拟数字转换器110开始运作时(如时间点T21或T22所示)，将降低参考电压VRP及VRN的位准。然而，经由稳压电容C，便可逐渐恢复参考电压VRP及VRN的位准(如时间点T21～T22所示)。另外，在低频操作下，参考电压VRP及VRN的位准差值维持在一预设准位差值0.5V。

第2B图为高频操作下，参考电压VRP及VRN的位准化示意图。假设，当操作频率CLK约为160MHz时，即为高频操作。如图所示，虽然稳压电容C可逐渐恢复参考电压VRP及VRN的位准，但由于恢复的时间太短，因此，参考电压VRP及VRN的位准无法回复到原本的位准，并且参考电压VRP及VRN的位准差值无法维持在一预设准位差值(此例为0.4V)。

由于在高频操作下，参考电压VRP及VRN的位准差值(如0.4V)小于在低频操作下，参考电压VRP及VRN的位准差值(如0.5V)，因而产生码错误(code error)的问题。

发明内容

本发明提供一种用于模拟数字转换器的错误校正系统，包括一模拟数字转换器、一判断电路以及一调整电路。模拟数字转换器根据一操作频率及一控制信号，将一模拟输入信号转换成一数字输出信号。判断电路判断操作频率的频率是否变化。调整电路根据判断电路的判断结果，调整控制信号。

本发明提供另一种错误校正系统，包括一可编程增益放大器(Programmable GainAmplifier；PGA)、一模拟数字转换器以及一饱和确认电路。可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier；PGA)放大该模拟信号。模拟数字转换器用于将放大后的模拟信号转换成一数字输出信号。饱和确认电路判断数字输出信号是否为饱和状态。当数字输出信号为饱和状态时，饱和确认电路调整控制信号。

为让本发明的特征和优点能更明显易见，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

第1图为公知的具有模拟数字转换器的错误校正系统的示意图。

第2A图为低频操作下，参考电压VRP及VRN的位准化示意图。

第2B图为高频操作下，参考电压VRP及VRN的位准化示意图。

第3A图为本发明的错误校正系统的一可能实施例。

第3B图为本发明的错误校正系统的另一可能实施例。

第4A图为本发明的转换单元的一可能实施例。

第4B图为本发明的参考电压VRP及VRN在低频操作下的位准示意图。

第4C图为本发明的参考电压VRP及VRN在高频操作下的位准示意图。

第5A图为本发明的转换单元的另一可能实施例。

第5B图为本发明的参考电压VRP及VRN在低频操作下的位准示意图。

第5C图为本发明的参考电压VRP及VRN在高频操作下的位准示意图。

第6图为本发明的控制单元的另一可能实施例。

第7图为本发明的判断电路的一可能实施例。

第8图为本发明的饱和确认电路的一可能实施例。

【主要组件符号说明】

100、300、300’：错误校正系统；

110、530：模拟数字转换器；350：锁相回路；

130、510：电压产生器；550：放大器；

330、600：控制单元；331、610：判断电路；

333、630：调整电路；710：取样电路；

650、800：饱和确认电路；730：差异比较电路；

810：与门；830：或非门；

850：或门310：转换单元。

具体实施方式

第3A图为本发明的错误校正系统的一可能实施例。如图所示，错误校正系统300包括转换单元310以及控制单元330。转换单元310在操作频率CLK下运作，并根据控制信号S_CN，将输入信号IN转换成输出信号OUT。在一可能实施例中，输入信号IN为一模拟信号，如影像信号。在一可能实施例中，输出信号OUT为一数字信号。

控制单元330根据频率信号S_CK的频率变化，调整控制信号S_CN。在一可能实施例中，频率信号S_CK是操作频率CLK，但并非用于限制本发明。

另外，在本实施例中，控制单元330包括判断电路331以及调整电路333。判断电路331判断频率信号S_CK(如操作频率CLK)的频率是否变化。调整电路333根据判断电路331的判断结果，调整控制信号S_CN。

第3B图为本发明的错误校正系统的另一可能实施例。第3B图相似第3A图，不同之处在于，第3B图的错误校正系统300’多了锁相回路(PhaseLock Loop；PLL)350。锁相回路350根据水平同步信号SYNC，产生操作频率CLK。在本实施例中，频率信号S_CK为水平同步信号SYNC。因此，控制单元330根据水平同步信号SYNC的频率变化，产生适当的控制信号S_CN。

第4A图为本发明的转换单元的一可能实施例。如图所示，转换单元310包括电压产生器410以及模拟数字转换器430。电压产生器410根据控制信号S_CN，产生(或调整)参考电压VRP及VRN。模拟数字转换器430可为一管线式模拟数字转换器(pipeline ADC)。若模拟数字转换器430为管线式模拟数字转换器时，则需接收参考电压VRP及VRN。在本实施例中，电压产生器410可根据不同的控制信号S_CN，产生不同的参考电压VRP及VRN。

模拟数字转换器430在操作频率CLK下运作，并根据参考电压VRP及VRN，将输入信号IN转换成输出信号OUT。

第4B图为本发明的参考电压VRP及VRN在低频操作下的位准示意图。如图所示，当模拟数字转换器430运作时(如时间点T₄₁及T₄₂)，会使得参考电压VRP及VRN的位准被降低。然而，经由稳压电容C，便可使参考电压VRP及VRN的位准逐渐恢复(如时间点T₄₁～T₄₂所示)。

第4C图为本发明的参考电压VRP及VRN在高频操作下的位准示意图。如图所示，当模拟数字转换器430运作时(如时间点T₄₁及T₄₂)，虽然会使得参考电压VRP及VRN的位准被降低。然而，经由控制单元330所产生的控制信号S_CN，便可在高频操作时，调整电压产生器410所产生的参考电压VRP及VRN的位准(如增加参考电压VRP及/或降低VRN的位准)，使得参考电压VRP及VRN的位准差值可保持在预设准位差值0.5V。

由于参考电压VRP及VRN的位准差值不论是在低频操作或高频操作下，均保持不变，故可避免发生码增益错误问题。

第5A图为本发明的转换单元的另一可能实施例。如图所示，转换单元310包括，电压产生器510、模拟数字转换器530以及放大器550。电压产生器510产生参考电压VRP及VRN。在此实施例中，模拟数字转换器530为管线式模拟数字转换器(pipeline ADC)。若模拟数字转换器530为管线式模拟数字转换器时，则可接收参考电压VRP及VRN。在本实施例中，电压产生器510产生固定的参考电压VRP及VRN。

根据控制信号S_CN，便可调整放大器的增益值，使得放大器放大输入信号IN，用于产生放大信号IN_AMP。在一可能实施例中，放大器550可根据不同的控制信号S_CN，产生不同的放大信号IN_AMP。在本实施例中，放大器550是一可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier；PGA)。

在其它实施例中，不论在低频或高频操作下，放大器550均会放大输入信号，只是放大的幅度不同。在一可能实施例中，在低频操作下所放大的幅度大于在高频操作下所放大的幅度。

模拟数字转换器530在操作频率CLK下运作，并根据参考电压VRP及VRN，将放大信号IN_AMP转换成输出信号OUT。在高频操作时，由于模拟数字转换器530是转换处理后的输入信号(即放大信号IN_AMP)，因此，就算参考电压VRP及VRN来不及恢复成原本的位准，仍可产生正确的输出信号。更详细地说，放大器在高频操作下的放大增益会小于低频操作下的放大增益。

第5B图为本发明的参考电压VRP及VRN在低频操作下的位准示意图。第5B图与第4B图相似，故不再赘述。第5C图为本发明的参考电压VRP及VRN在高频操作下的位准示意图。如图所示，虽然参考电压VRP及VRN之间的位准差值(约0.4V)不同于在低频操作下的参考电压VRP及VRN之间的位准差值(约0.5V)，但由于模拟数字转换器530在低频操作下所转换的输入信号(即放大信号IN_AMP)的振幅不同于(如高于)在高频操作下所转换的输入信号(即放大信号IN_AMP’)的振幅，故仍可解决码增益错误问题。

第6图为本发明的控制单元的另一可能实施例。如图所示，控制单元600包括，判断电路610、调整电路630以及饱和确认电路650。判断电路610及调整电路630的动作原理与第3A图所示的判断电路331及调整电路333相同，故不再赘述。

请配合第3A图，饱和确认电路650可根据转换单元310所产生的输出信号OUT，决定是否使能调整电路630，使调整电路630再次调整控制信号S_CN。举例而言，假设，转换单元310是将模拟格式的输入信号IN转换成数字格式的输出信号OUT。

由于转换单元310是根据控制单元600所产生的控制信号S_CN，产生输出信号OUT，因此，当控制信号S_CN不太理想时，可能会造成输出信号OUT为饱和(saturation)状态，输出信号OUT均为1111 1111或00000000连续一段时间(假设输出信号OUT输出8位数据)。

因此，可经由饱和确认电路650判断输出信号OUT是否为饱和状态。当输出信号OUT为饱和状态时，饱和确认电路650使能调整电路630，使调整电路630再次调整控制信号S_CN，直到输出信号OUT不为饱和状态。

第7图为本发明的判断电路的一可能实施例。判断电路610包括取样电路710以及差异比较电路730。取样电路710对操作频率CLK或水平同步信号SYNC在取样周期间(例如一个周期50ms)进行取样，用于产生一第一取样结果(即取样周期间的平均频率)。

差异比较电路730根据第一取样结果，判断操作频率CLK的频率是否变化。在一可能实施例中，差异比较电路730将第一取样结果与一默认值作比较，并根据该比较结果触发调整电路630(第6图)，使调整电路630调整控制信号S_CN。

在另一可能实施例中，取样电路710再次对操作频率CLK或水平同步信号SYNC在取样周期间进行取样，用于产生一第二取样结果(即下一取样周期间的平均频率)。差异比较电路730根据第一及第二取样结果，判断操作频率CLK的频率是否变化。

因此，差异比较电路730比较第一及第二取样结果，并根据比较结果触发调整电路630，使调整电路630调整控制信号S_CN。

第8图为本发明的饱和确认电路的一可能实施例。如图所示，饱和确认电路800包括，与门(AND gate)810、或非门(NOR gate)830以及或门(OR gate)850。与门810根据输出信号OUT，产生输出信号S1。或非门830根据输出信号OUT，产生输出信号S2。或门850根据输出信号S1及S2，产生输出信号flag。由于与门810、或非门830以及或门850的输出入信号与输出信号之间的逻辑关为本领域人士所熟知，故不再赘述。

在本实施例中，饱和确认电路800以并列传输(parallel transmission)的方式，接收来自转换单元310的输出信号OUT。举例而言，若转换单元310产生8位(bit)的数字信号时，则在本实施例中，此8位的数字信号以并列的方式，输入至饱和确认电路800。

在一可能实施例中，当饱和确认电路800的输出信号flag为高/低位准时(可侦测输出信号flag是否连续为高/低位准，如输出信号flag连续10次为高/低位准)，表示转换单元310的输出信号OUT为饱和状态，故调整电路630可根据饱和确认电路800的确认结果，产生控制信号S_CN给转换单元310，用于调整转换单元310。

举例而言，当模拟数字转换器(如430或530)的输出信号OUT为饱和状态时，饱和确认电路800使能调整电路630，使调整电路630产生控制信号S_CN给放大器(如550)或电压产生器(如410)，用于调整放大器的增益(gain)或电压产生器的参考电压VRP及VRN直到模拟数字转换器(如430或530)所产生的输出信号OUT不为饱和状态。

上述说明只是饱和确认电路800的一种实施例。本发明并不限制饱和确认电路800的应用领域。在其它实施例中，饱和确认电路800可用于调整公知的的模拟数字转换器。

在此例中，公知的的模拟数字转换器的增益或位移量(offset)在出厂时，做完调整后，便被固定住了。在往后的使用中，并不会再次调整模拟数字转换器的增益或位移量。然而，经由第8图的饱和确认电路800，便可对模拟数字转换器的增益或位移量进行调整。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何所属技术领域中具有公知常识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作出一些更改与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定的为准。

Claims

1.一种用于模拟数字转换器的错误校正系统，包括：

一模拟数字转换器，根据一操作频率及一控制信号，将一模拟输入信号转换成一数字输出信号；

一判断电路，用于判断该操作频率的频率是否变化；以及

一调整电路，根据该判断电路的判断结果，调整该控制信号。

2.根据权利要求1所述的错误校正系统，还包括：

一电压产生器，根据该控制信号，产生一第一参考电压以及一第二参考电压，其中该模拟数字转换器，根据该操作频率、该第一及第二参考电压，将该模拟输入信号转换成该数字输出信号。

3.根据权利要求1所述的错误校正系统，还包括：

一电压产生器，用于产生一第一参考电压以及一第二参考电压；以及

一可编程增益放大器(Programmable GainAmplifier；PGA)，根据该控制信号，放大该模拟输入信号，其中该模拟数字转换器，根据该操作频率、该第一及第二参考电压，将该放大后的模拟输入信号转换成该数字输出信号。

4.根据权利要求1所述的错误校正系统，其中该控制单元还包括：

一饱和确认电路，根据该数字输出信号，决定是否使能该调整电路，使该调整电路再次调整该控制信号。

5.根据权利要求4所述的错误校正系统，其中该饱和确认电路包括：

一与门，根据该数字输出信号，产生一第一输出信号；

一或非门，根据该数字输出信号，产生一第二输出信号；

一或门，根据该第一及第二数字输出信号，产生一第三输出信号，用于使能该调整电路。

6.根据权利要求4所述的错误校正系统，还包括：

一锁相回路，根据一水平同步信号，产生该操作频率。

7.根据权利要求6所述的错误校正系统，其中该判断电路包括：

一取样电路，对该操作频率或该水平同步信号在一取样周期间进行取样，用于产生一第一取样结果；以及

一差异比较电路，根据该第一取样结果，判断该操作频率的频率是否变化。

8.根据权利要求7所述的错误校正系统，其中该差异比较电路将该第一取样结果与一默认值作比较，并根据比较结果触发该调整电路，使该调整电路调整该控制信号。

9.根据权利要求7所述的错误校正系统，其中该取样电路根据该频率信号，再次对该操作频率或该水平同步信号在一取样周期间进行取样，用于产生一第二取样结果，该差异比较电路比较该第一及第二取样结果，并根据比较结果触发该调整电路，使该调整电路调整该控制信号。

10.一种错误校正系统，包括：

一可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier；PGA)，放大该模拟信号；

一模拟数字转换器，用于将该放大后的模拟信号转换成一数字输出信号；以及

一饱和确认电路，判断该数字输出信号是否为饱和状态，当该数字输出信号为饱和状态时，该饱和确认电路调整该控制信号。

11.根据权利要求10所述的错误校正系统，其中该饱和确认电路包括：

一与门，根据该数字输出信号，产生一第一输出信号；

一或非门，根据该数字输出信号，产生一第二输出信号；以及

一或门，根据该第一及第二输出信号，产生一第三输出信号，用于调整该可编程增益放大器的增益值。