CN103023498A - 一种提高数模转换器非线性失真性能的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种提高数模转换器非线性失真性能的方法及装置。所述方法包括：将零相位的基频数字信号x输入N路处理单元，每一路处理单元同时对x进行处理，得到包含高次谐波的N个模拟信号，所述高次谐波对应N个处理单元有N个不同的相位，其中N为至少大于2的整数；将所述N个模拟信号相加求和，得到最终输出的模拟信号y，其基频信号零相位，高次谐波信号被抵消。综上，本发明提供的方法和装置，将数模转换后产生的高次谐波，通过N路相位的搬移处理，再求和相加，得到了纯基频信号，有效地提高了非线性失真性能。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种提高数模转换器非线性失真性能的方法及装置。
背景技术
数模转换器是电子系统中的常用器件，其功能为将数字信号转换成对应的模拟信号，其传输特性可表示为y＝kx，其中，x为输入的数字信号，y为输出的模拟信号，在转换过程中，由于电路器件的非理想特性，实际出来的模拟信号会出现失真，如图1所示，其传输特性可表示为：
y＝k1x+k2x2+k2x3+...+knxn ------------------------------式1
从频域角度来说，当输入一个频率为w的数字信号给数模转换器，实际出来的模拟信号包含w、2w、3w、...nw频率的信号，其中w频率的信号为基频，是理想的输出信号，其余的信号如2w、3w称为高次谐波，通常来说其谐波的幅度随频率增加迅速减少，所以通常只考虑幅度较大的谐波，如2w和3w谐波，也称为二次和三次谐波。
非线性失真通常用通过电路的二次谐波和三次谐波的幅度与基频信号的幅度的比值来表征，其值越小，代表非线性失真越小。式2表示：输入的数字信号x为一单频余弦信号cos(wt)，而数模转换器为二阶非线性系统，则输出的模拟信号中包含w、2w、3w三个频率的信号。
y＝k1cos(wt)+k2cos2(wt)+k3cos3(wt)
＝(k1+k3*3/4)cos(wt)+k2/2*cos(2wt)+k3/4*cos(3wt) -------式2
由于电子器件的非线性是固有的，所以数模转换器都存在非线性，并且受工艺和材料限制，非线性失真在小到一定程度后很难进一步减少，所以非线性失真是数模转换器性能的重要指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，如何减小数模转换器中非线性失真的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种提高数模转换器非线性失真性能的方法，包括：
将零相位的基频数字信号x输入N路处理单元，每一路处理单元同时对x进行处理，得到包含高次谐波的N个模拟信号，所述高次谐波对应N个处理单元有N个不同的相位，其中N为至少大于2的整数；
将所述N个模拟信号相加求和，得到最终输出的模拟信号y，其基频信号零相位，高次谐波信号被抵消。
另外，本发明还提出了另一种提高数模转换器非线性失真性能的装置，包括：
并联的N路处理单元，用于改变数模转换器的输出模拟量中的高次谐波信号的相位，每路处理单元对高次谐波相位的改变值不同；
求和器，用于将N路处理单元中输出的各模拟信号进行求和，以保留模拟信号中的基频信号，消除高次谐波信号。
综上，本发明提供方法和装置，将数模转换后产生的高次谐波，通过N路相位的搬移处理，再求和相加，得到了纯基频信号，有效地提高了非线性失真性能。
附图说明
图1是本发明实施例一提高数模转换器非线性失真性能的方法流程图；
图2是本发明实施例一所述处理单元内部处理流程图；
图3是本发明实施例二提高数模转换器非线性失真性能的装置框图；
图4是本发明实施例二所述处理单元的内部结构图；
图5是本发明实施例二消除2次和3次谐波的装置框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
参见图1，本发明提出了一种提高数模转换器非线性失真性能的方法，包括：
S1：将零相位的基频数字信号x输入N路处理单元，每一路处理单元同时对x进行处理，得到包含高次谐波的N个模拟信号，所述高次谐波对应N个处理单元有N个不同的相位，其中N为至少大于2的整数；
S2：将所述N个模拟信号相加求和，得到最终输出的模拟信号y，其基频信号零相位，高次谐波信号被抵消。
参见图2，在本实施例中，所述第i处理单元包括依次串联的第i正移相器、第i数模转换器、第i反移相器，所述每一路处理单元同时对x的处理步骤具体如下：
S101：将数字信号x输入所述第i正移相器，得到带有正相位的基频数字信号zi，其中i为1至N的任意值；
S102：将数字信号zi输入所述第i数模转换器，得到模拟信号ai，其基频、高次谐波信号都包含了正相位；
S103：将模拟信号ai再输入所述第i反移相器，得到模拟信号bi，其基频信号零相位，高次谐波信号包含了正相位。
需要说明的是：所述每路处理单元中的正移相器和反移相器对输入信号搬移的相位相同、但符号相反。
需要说明的是：所述相邻的两个处理单元中的正移相器所移动的相位之差为360度除以N。
优选地，所述N为3，则第1路正移相器移动的相位为φ1，第2路正移相器移动的相位为φ2，第3路正移相器移动的相位为φ3；φ1与φ2、φ2与φ3之间相差120度。
参见图5，现用一具体实施例对上述方法进行详细说明，假设N＝3：
(1)计算第一处理器的输出信号b1：
零相位的基频数字信号x为一个频率为w的余弦信号时，即
x＝cos(wt) -----------式3
经过第一正移相器处理后的输出信号为：
z1＝cos(wt+φ1) -----------式4
经过具有二阶非线性的数模转换器处理后的输出信号为：
将式4带入式2，
a1＝(k1+k3*3/4)cos(wt+φ1)
+k2/2*cos(2wt+2*φ1)
+k3/4*cos(3wt+3*φ1) -----------式5
经过第一反移相器处理后的输出信号为：
b1＝(k1+k3*3/4)cos(wt)
+k2/2*cos(2wt+φ1)
+k3/4*cos(3wt+2*φ1)-----------式6
从式6可以看到，输出的模拟信号b1中的基频信号为cos(wt)与输入信号x相位相同，b1中的二次谐波cos(2wt+φ1)比输入信号x相位滞后φ1，b1中的三次谐波比输入信号x相位滞后2φ1。
(2)计算第二、第三处理器的输出信号b2、b3：
因为第二、第三处理器和第一处理器的工作原理完全相同，所以第二、第三处理器输出的信号为：
b2＝(k1+k3*3/4)cos(wt)
+k2/2*cos(2wt+φ2)
+k3/4*cos(3wt+2*φ2)-----------式7
b3＝(k1+k3*3/4)cos(wt)
+k2/2*cos(2wt+φ3)
+k3/4*cos(3wt+2*φ3)-----------式8
(3)对第一、第二、第三处理器的输出信号求和，得到最终模拟信号y
y＝b1+b2+b3
＝3*(k1+k3*3/4)cos(wt)
+k2/2*cos(2wt+φ1)+k2/2*cos(2wt+φ2)+k2/2*cos(2wt+φ3)
+k3/4*cos(3wt+2*φ1)+k3/4*cos(3wt+2*φ2)+k3/4*cos(3wt+2*φ3)
-----------式9
其中，基频信号为：m1＝3*(k1+k3*3/4)cos(wt)，
二次谐波信号为：
m2＝k2/2*cos(2wt+φ1)+k2/2*cos(2wt+φ2)+k2/2*cos(2wt+φ3)
----------式10
三次谐波信号为：
m3＝k3/4*cos(3wt+2*φ1)+k3/4*cos(3wt+2*φ2)+k3/4*cos(3wt+2*φ3)
--------------式11
当选取φ1、φ2、φ3分别相差120度时，即
φ2＝φ1+120，-----------式12
φ3＝φ1+240，-----------式13
将式12和式13带入式10，得到二次谐波信号
m2＝k2/2*[cos(2wt+φ1)+cos(2wt+φ1+120)+cos(2wt+φ1+240)]＝0
将式12和式13带入式11，得到三次谐波信号
m3＝k3/4*[cos(3wt+2*φ1)+cos(3wt+2*φ1+240)+cos(3wt+2*φ1+480)]＝0
可见，模拟信号y的二次谐波和三次谐波信号为0，只剩下基频信号，因此：
y＝m1＝3*(k1+k3*3/4)cos(wt) -----------式14
将式14与式2对比，发现数模转换后，其二次和三次谐波通过本发明方法消除了，非线性失真为0。
实施例二
参见图3，本发明还提出了一种提高数模转换器非线性失真性能的装置，包括：
并联的N路处理单元，用于改变数模转换器的输出模拟量中的高次谐波信号的相位，每路处理单元对高次谐波相位的改变值不同；
求和器，用于将N路处理单元中输出的各模拟信号进行求和，以保留模拟信号中的基频信号，消除高次谐波信号。
进一步地，所述每路处理单元包括：依次串联的正移相器、数模转换器、反移相器，参见图4。
进一步地，所述每路处理单元中的正移相器和反移相器对输入信号搬移的相位相同、但符号相反；每路处理单元中的数模转换器相同。
进一步地，所述相邻的两个处理单元中的正移相器所移动的相位之差为360度除以N。
优选地，所述N为3，则第1路正移相器移动的相位为φ1，第2路正移相器移动的相位为φ2，第3路正移相器移动的相位为φ3；φ1与φ2、φ2与φ3之间相差120度，参见图5。
综上，本发明提供的提高数模转换器非线性失真性能的装置，将数模转换后产生的二次、三次谐波，通过3路相位的搬移处理，再求和相加，得到了纯基频信号，有效地提高了非线性失真性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高数模转换器非线性失真性能的方法，其特征在于，包括：
将零相位的基频数字信号x输入N路处理单元，每一路处理单元同时对x进行处理，得到包含高次谐波的N个模拟信号，所述高次谐波对应N个处理单元有N个不同的相位，其中N为至少大于2的整数；
将所述N个模拟信号相加求和，得到最终输出的模拟信号y，其基频信号零相位，高次谐波信号被抵消。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第i处理单元包括依次串联的第i正移相器、第i数模转换器、第i反移相器，所述每一路处理单元同时对x的处理步骤具体如下：
将数字信号x输入所述第i正移相器，得到带有正相位的基频数字信号zi，其中i为1至N的任意值；
将数字信号zi输入所述第i数模转换器，得到模拟信号ai，其基频、高次谐波信号都包含了正相位；
将模拟信号ai再输入所述第i反移相器，得到模拟信号bi，其基频信号零相位，高次谐波信号包含了正相位。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每路处理单元中的正移相器和反移相器对输入信号搬移的相位相同、但符号相反。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相邻的两个处理单元中的正移相器所移动的相位之差为360度除以N。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述N为3，则第1路正移相器移动的相位为φ1，第2路正移相器移动的相位为φ2，第3路正移相器移动的相位为φ3；φ1与φ2、φ2与φ3之间相差120度。
6.一种提高数模转换器非线性失真性能的装置，其特征在于，包括：
并联的N路处理单元，用于改变数模转换器的输出模拟量中的高次谐波信号的相位，每路处理单元对高次谐波相位的改变值不同；
求和器，用于将N路处理单元中输出的各模拟信号进行求和，以保留模拟信号中的基频信号，消除高次谐波信号。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述每路处理单元包括：依次串联的正移相器、数模转换器、反移相器。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述每路处理单元中的正移相器和反移相器对输入信号搬移的相位相同、但符号相反。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相邻的两个处理单元中的正移相器所移动的相位之差为360度除以N。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述N为3，则第1路正移相器移动的相位为φ1，第2路正移相器移动的相位为φ2，第3路正移相器移动的相位为φ3；φ1与φ2、φ2与φ3之间相差120度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105281775A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-01-27 | 昆腾微电子股份有限公司 | 数模转换电路及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11136131A (ja) * | 1997-10-31 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ａ／ｄ変換装置およびそのａ／ｄ変換方法 |
| CN1677870A (zh) * | 2004-04-02 | 2005-10-05 | 特克特朗尼克公司 | 利用谐波抵消的线性补偿 |
| CN1945978A (zh) * | 2005-05-27 | 2007-04-11 | 阿纳洛格装置公司 | 采用积分非线性误差整形的流水线adc |
| WO2012025796A1 (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | M.S. Ramaiah School Of Advanced Studies | Method and apparatus for direct digital synthesis of signals using taylor series expansion |
-
2012
- 2012-12-31 CN CN201210595357XA patent/CN103023498A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11136131A (ja) * | 1997-10-31 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ａ／ｄ変換装置およびそのａ／ｄ変換方法 |
| CN1677870A (zh) * | 2004-04-02 | 2005-10-05 | 特克特朗尼克公司 | 利用谐波抵消的线性补偿 |
| CN1945978A (zh) * | 2005-05-27 | 2007-04-11 | 阿纳洛格装置公司 | 采用积分非线性误差整形的流水线adc |
| WO2012025796A1 (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | M.S. Ramaiah School Of Advanced Studies | Method and apparatus for direct digital synthesis of signals using taylor series expansion |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105281775A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-01-27 | 昆腾微电子股份有限公司 | 数模转换电路及方法 |
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