发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种流水线模数转换器的数字校正电路,能实现运算时间的优化。
为解决上述技术问题,本发明提供一种流水线模数转换器的数字校正电路,流水线模数转换器共有N级第一子电路,每一级所述第一子电路输出2位数据,第n级第一子电路输出的2位数据为D2(N+1-n)和D2(N+1-n)-1,n为1~N中的任意一个整数值;其特征在于:数字校正电路由N级第二子电路组成,第n级所述第二子电路的输入端输入第n级第一子电路输出的2位数据D2(N+1-n)和D2(N+1-n)-1,其中,n为1~N-1中的任意一个整数值;第N级所述第二子电路的输入端输入数据D2;第n级所述第二子电路的输入端还输入第n-1级所述第二子电路的输出数据,其中,n为2~N中的任意一个整数值;所述数字校正电路输出N+1位的量化数据,各位量化数据表示为Qn,n为1~N+1中的任意一个整数值;由第N级所述第二子电路输出量化数据Q2~QN+1,量化数据Q1取为数据D1。
第N级所述第二子电路输出的量化数据QN+1为:QN+1=AN+1,2+BN+1,2D2,其中,AN+1,2和BN+1,2由第N-1级所述第二子电路输出的量化数据QN+1的系数;令m=N+1-n,各第n级所述第二子电路输出的量化数据QN+1的系数为:
第N级所述第二子电路输出的量化数据Qk为:
其中,k为3~N中的任意一个整数值,Ak,2、Bk,2和Bk,2为由第N-1级所述第二子电路输出的量化数据Qk的系数;令m=N+1-n,各第n级所述第二子电路输出的量化数据Qk的系数为:
第N级所述第二子电路输出的量化数据Q2为:
进一步改进为,所述第一子电路和所述第二子电路的级数N为9。
进一步改进为,各级所述第二子电路由与非门、或非门、倒相器和D触发器构成。
本发明公开了一种流水线模数转换器的数字校正电路,采用逐级运算的方式将运算分配到进行数字码同步的各级第二子电路中,相对于现有冗余位数字校正电路需要在最后一级采用加法器进行较长时间的运算,本发明各级第二子电路中不需要采用加法器,而采用与非门、或非门、倒相器和D触发器就能构成,所以本发明能减少最后一级电路的运算的时间,实现运算时间的优化。
具体实施方式
如图3所示,是本发明实施例流水线模数转换器的数字校正电路。本发明实施例流水线模数转换器的数字校正电路中,第一子电路和第二子电路的级数N为9。
流水线模数转换器共有N级即9级第一子电路,各级第一子电路中,最后一级第一子电路包括一2位并行模数转换器,输出2位数据即数据D2和D1,没有冗余位;其它各级第一子电路包括一1.5位乘法型模数转换器,1.5位乘法型模数转换器输出2位数据,2位数据的有效值分别为00,01和10;11为冗余码。每一级所述第一子电路输出2位数据,第n级第一子电路输出的2位数据为D2(N+1-n)和D2(N+1-n)-1,n为1~N中的任意一个整数值;如图3所示,第一级第一子电路输出的数据为D18和D17;第二级第一子电路输出的数据为D16和D15;…;第九级第一子电路输出的数据为D2和D1。
数字校正电路由N级即9级第二子电路组成,图3中各级第二子电路分别为第一级第二子电路、第二级第二子电路、…、第九级第二子电路;各级所述第二子电路由与非门、或非门、倒相器和D触发器构成,并不需要使用加法器。
第n级所述第二子电路的输入端输入第n级第一子电路输出的2位数据D2(N+1-n)和D2(N+1-n)-1,其中,n为1~N-1中的任意一个整数值;第N级所述第二子电路的输入端输入数据D2;第n级所述第二子电路的输入端还输入第n-1级所述第二子电路的输出数据,其中,n为2~N中的任意一个整数值;所述数字校正电路输出N+1位即10位的量化数据,各位量化数据表示为Qn,n为1~N+1中的任意一个整数值;由第N级所述第二子电路输出量化数据Q2~QN+1,量化数据Q1取为数据D1。
第N级所述第二子电路输出的量化数据QN+1为:QN+1=AN+1,2+BN+1,2D2,其中,AN+1,2和BN+1,2由第N-1级所述第二子电路输出的量化数据QN+1的系数;令m=N+1-n,各第n级所述第二子电路输出的量化数据QN+1的系数为:
第N级所述第二子电路输出的量化数据Qk为:
其中,k为3~N中的任意一个整数值,Ak,2、Bk,2和Bk,2为由第N-1级所述第二子电路输出的量化数据Qk的系数;令m=N+1-n,各第n级所述第二子电路输出的量化数据Qk的系数为:
第N级所述第二子电路输出的量化数据Q2为:
本发明实施例数字校正电路采用了逐级运算的方式将运算分配到进行数字码同步的各级第二子电路中,本发明各级第二子电路中并不需要采用加法器,相对于现有技术,本发明能减少最后一级电路的运算的时间,实现运算时间的优化。本发明实施例虽然不使用加法器,但是同样能够消除“11”冗余码。本发明实施例中各位量化数据的系数的推算方法如下。
由于1.5位乘法型模数转换器输出只有“00,01,10”这三个码,没有“11”码,图1所示的错位相加运算中,其进位Ci(i=1,2,…7)在D2i+2为“1”时必然为“0”,即Ci与D2i+2不会同时为“1”,并且Ci(i=2,3,…7)仅当D2i+2 D2i+2为“01”,且D2i或Ci-1为“1”才为“1”由此可得进位表达式为:
Q10的表达式为:
Q10=D18+D17(D16+C7)
因而在第一级第二子电路输入的数据为D18与D17,将C7的表达式代入得:
而在第二级第二子电路输入的数据能得到D16与D15的值,因而在第二级第二子电路的运算中能得到D18+D17D16与
的值,这一级的与Q10相关的输出A10,8与B10,8为:
将A10,8与B10,8替换入表达式中,并将C6的表达式代入得:
第三级第二子电路输入的数据能得到D14与D13的值,因而在第三级第二子电路的运算中能得到A10,8+B10,8D14与
的值,这一级与Q10相关的系数输出A10,7与B10,7为:
同理可得,令m=N+1-n,各第n级所述第二子电路输出的量化数据Q10的系数为:
A10,m=A10,m+1+B10,m+1D2m (m=2,3,...7)
第九级所述第二子电路输出Q10为:
Q10=A10,2+B10,2D2。
由于Ci(i=1,2,…7)与D2i+2不会同时为“1”,所以Q9的表达式为:
在第二级第二子电路输入的数据能得到D16与D15的值,因而在这一级的运算中能得到
和
的值,这一级的与Q9相关的系数输出A9,8与B9,8及E9,8为:
将A9,8与B9,8及E9,8替换入表达式中,并将C5的表达式代入得:
第三级第二子电路输入的数据能得到D14与D13的值,因而在这一级的运算中能得到
与
的值,这一级的与Q9相关的系数输出A9,7与B9,7及E9,7为:
同理可得,令m=N+1-n,各第n级所述第二子电路输出的量化数据Q9的系数为:
第九级所述第二子电路输出Q9为:
与Q9的推导过程相同,令m=N+1-n,各第n级所述第二子电路输出的量化数据Qk(k=3,4,…8)的系数为:
第九级所述第二子电路输出的量化数据Qk为:
第九级所述第二子电路输出的量化数据Q2为:
量化数据Q1取为数据D1。
如图4所示,是采用本发明实施例数字校正电路的流水线模数转换器的模数转换的结果曲线。可以看出当输入是1.3215MHz的正弦波时,采样时钟为192MHz时,采用本发明实施例数字校正电路进行数字校正能准确地将输入信号进行10位的数字化,数字化后的10位量化数据的波形分别如图4中的标示1所指的前10条曲线所示。再用理想的数模行为级模型,可以准确地再现输入的正弦波波形,如图4所示,为了验证本发明实施例的量化数据的正确性,把这10位量化数据的数字码再通过一个理想的10位的数模转换器恢复成原先的10位模数转换器的正弦波输入,正弦波曲线如图4中的曲线2所示,可以看出,波形正确,没有非单调性等问题。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员还可做出许多变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围。