CN104601186B - 一种直流失配消除方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流失配消除DCOC方法，接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号，由所述数字信号得到控制DCOC输出级的数字控制信号，DCOC输出级根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路；本发明同时还公开了一种直流失配消除装置。

Description

一种直流失配消除方法和装置
技术领域
本发明涉及接收机技术，尤其涉及一种直流失配消除方法和装置。
背景技术
在接收机中，由于接收机需要对接受到的微弱信号放大，因此接收机的增益是十分高的，通常可以达到60dB～80dB。高增益的电路通常会出现由于电路不匹配带来较大的直流失配，接收机即是如此。接收机的直流失配会导致接收机的电路进入非正常工作状态，影响到电路的性能，甚至是功能，比如接收机的EVM、增益等，直流失配消除(DCOC)就是为了解决这个问题而产生的。
DCOC的实现方法比较多，常见的有输入失配存储、输出失配存储、预放大、负反馈环路等。上面的每一种消除方法都能够实现失配的消除，但是都是基于动态校准的实现方案，存在校准收敛速度慢的问题，不是很适合接收机的应用场合。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明主要提供一种直流失配消除方法和装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种直流失配消除方法，该方法包括：
接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号，由所述数字信号得到控制直流失配消除DCOC输出级的数字控制信号，DCOC输出级根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路。
上述方案中，所述获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号包括：通过DCOC模数转换器ADC测量接收机中电路输出端口的失配电压，DCOC ADC测量到失配电压为AVos，AVos＝(n1+x)*(Iamp*R2)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，Iamp为DCOC输出级的单位步长电流，R2为接收机中所述电路输出端电阻，将测量得到的失配电压AVos转换成数字信号DVos，DCOC VLSB为ADC的最低有效位LSB。
上述方案中，所述由所述数字信号得到控制直流失配消除DCOC输出级的数字控制信号包括：数字信号处理器对由DCOC ADC输送来的数字信号DVos和恒定值(Iamp*R2/VLSB)做逆向运算，得到一个二进制数字值当DCOC输出级的控制端口为5位时，数字信号处理器用所述二进制数字值和011111相加得到控制所述DCOC输出级的数字控制信号。
上述方案中，所述接收机包括：滤波器、可变增益放大器PGA以及主ADC(MainADC)，所述DCOC输出级包括第一DCOC输出级和第二DCOC输出级，第一DCOC输出级用于滤波器的电流补偿，第二DCOC输出级用于PGA的电流补偿。
上述方案中，所述获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号包括：DCOCADC先测量滤波器输出端口的失配电压，在第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿后，再测量PGA输出端口的失配电压，由所述第二DCOC输出级对PGA进行电流补偿。
本发明提供一种直流失配消除装置，该装置包括：DCOC ADC、数字信号处理器、DCOC输出级；其中，
DCOC ADC，用于接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号，将所述数字信号传输给数字信号处理器；
数字信号处理器，用于由所述数字信号得到控制DCOC输出级的数字控制信号，将所述数字控制信号传输给DCOC输出级；
DCOC输出级，用于根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路。
上述方案中，所述DCOC ADC，具体用于测量到接收机中电路输出端口的失配电压为AVos，AVos＝(n1+x)*(Iamp*R2)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，Iamp为DCOC输出级的单位步长电流，R2为接收机中所述电路输出端电阻，将测量得到的失配电压转换成数字信号DVos，VLSB为DCOC ADC的LSB。
上述方案中，所述数字信号处理器，具体用于对由DCOC ADC输送来的数字信号DVos和恒定值(Iamp*R2/VLSB)做逆向运算，得到一个二进制数字值当DCOC输出级的控制端口为5位时，用所述二进制数字值和011111相加得到控制所述DCOC输出级的数字控制信号。
上述方案中，所述接收机包括滤波器、PGA以及主ADC，所述DCOC输出级包括第一DCOC输出级和第二DCOC输出级，第一DCOC输出级用于滤波器的电流补偿，第二DCOC输出级用于PGA的电流补偿。
上述方案中，所述DCOC ADC，具体用于先测量滤波器输出端口的失配电压，在第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿后，再测量PGA输出端口的失配电压，由所述第二DCOC输出级对PGA进行电流补偿。
上述方案中，所述第一DCOC输出级包括：控制端口、参考信号端口和输出端口，其中，控制端口接收5位数字控制信号，参考信号端口接收3位滤波器的带宽控制信号，控制自身的单位步长电流，所述滤波器的带宽控制信号由数字信号处理器输送，输出端口将按照单位步长电流对数字控制信号进行数模转换得到的电流输出到滤波器的输入端，对滤波器进行电流补偿。
上述方案中，所述第二DCOC输出级包括：控制端口、参考信号端口和输出端口，其中，控制端口接收5位数字控制信号，参考信号端口接收4位PGA的增益控制信号，控制自身的单位步长电流，所述PGA的增益控制信号由数字信号处理器输送，输出端口将按照单位步长电流对数字控制信号进行数模转换得到的电流输出到PGA的输入端，对PGA进行电流补偿。
本发明提供了一种直流失配消除方法和装置，接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号，由所述数字信号得到控制DCOC输出级的数字控制信号，DCOC输出级根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路，如此，能够消除掉接收机的直流失配电压，本发明的静态校准方式，电路结构更加简单、稳定、收敛速度更快，并且无需考虑的电路稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种直流失配消除方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种直流失配消除方法的电路连接示意图；
图3为本发明实施例提供的第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种直流失配消除装置的结构示意图。
具体实施方式
常见的直流失配消除方式有“输入失配存储”、“输出失配存储”、“预放大”、“负反馈环路”等，这些方式直接应用在直接变频接收机上都有各自的问题。比如，“输入失配存储”、“预放大”和“输出失配存储”的方式，需要时钟信号的支持，且要求电路在测量失配电压时，断开输入信号，这是不符合接收机应用场合的；对于“负反馈环路”的方式，这种方式的电路结构十分的简单，在功耗、面积上会有很大的优势，但是它的工作速度较慢，并且补偿的输出失配电压范围有限，尤其对于接收校准信号的电路的失配以及该电路之前的失配，“负反馈环路”方式无能为力。上述的几种实现方案都是动态校准的结构，收敛速度相对较慢，因此，在具有高增益的直接变频接收机中，本发明采用了具有高速、简单的电流输出的静态校准的DCOC电路。
本发明实施例中，接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号，由所述数字信号得到控制DCOC输出级的数字控制信号，DCOC输出级根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路。
下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实施例实现一种直流失配消除方法，如图1所示，该方法包括以下几个步骤：
步骤101：接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号；
具体的，接收机上电后，接收机输入端口不接收输入信号，通过DCOC模数转换器(ADC)测量接收机中电路输出端口的失配电压，将测量到的失配电压转换为数字信号。
这里，假设DCOC ADC测量到接收机中电路输出端口的失配电压为AVos，AVos＝(n1+x)*(Iamp*R2)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，Iamp为DCOC输出级的单位步长电流，R2为接收机中所述电路输出端电阻，将测量得到的失配电压转换成数字信号DVos，假设DCOCADC的最低有效位(LSB)为VLSB，那么，
步骤102：由所述数字信号得到控制DCOC输出级的数字控制信号；
具体的，通过数字信号处理器对所述数字信号进行逆向运算得到控制DCOC输出级的数字控制信号；例如：对于接收机中电路输出端口的失配电压，由于DVos中(Iamp*R2/VLSB)是一个恒定值，数字信号处理器只需对由DCOC ADC输送来的数字信号DVos和恒定值(Iamp*R2/VLSB)做逆向运算，即可得到一个二进制数字值当DCOC输出级的控制端口为5位时，数字信号处理器用所述二进制数字值和011111相加得到控制所述DCOC输出级的数字控制信号。
步骤103：DCOC输出级根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路；
具体的，DCOC输出级按照自身的单位步长电流对所述数字控制信号进行数模转换得到电流，输出电流到接收机相应的电路。
本实施例中，如图2所示，所述接收机由三级组成，即滤波器(Filter)、可变增益放大器(PGA)以及主ADC(Main ADC)，DCOC输出级包括第一DCOC输出级和第二DCOC输出级，第一DCOC输出级用于滤波器的电流补偿，第二DCOC输出级用于PGA的电流补偿；其中，DCOCADC先测量滤波器输出端口的失配电压，在第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿后，再测量PGA输出端口的失配电压，并由第二DCOC输出级对PGA进行电流补偿。
假设DCOC ADC测量到接收机中滤波器输出端口的失配电压为AVos-filter，AVos-filter＝(n1+x)*(I1-amp*R2-filter)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，I1-amp为第一DCOC输出级的单位步长电流，R2-filter为滤波器输出端电阻，将测量得到的失配电压转换成数字信号DVos-filter，假设ADC的LSB为VLSB，那么，
由于DVos-filter中(I1-amp*R2-filter/VLSB)是一个恒定值，数字信号处理器只需对由DCOC ADC输送来的数字信号DVos-filter和恒定值(I1-amp*R2-filter/VLSB)做逆向运算，即可得到一个二进制数字值当第一DCOC输出级的控制端口为5位时，数字信号处理器用所述二进制数字值和011111相加得到控制第一DCOC输出级的数字控制信号。
第一DCOC输出级包括：控制端口DCOC_CONTRL<5:0>、参考信号端口IREF_CNTRL<3:0>和输出端口ip、in，其中，DCOC_CONTRL<5:0>接收5位数字控制信号，IREF_CNTRL<3:0>接收3位滤波器的带宽控制信号BW<3:0>，控制自身的单位步长电流I1-amp，所述滤波器的带宽控制信号BW<3:0>由数字信号处理器输送，输出端口ip、in将按照单位步长电流I1-amp对所述数字控制信号进行数模转换得到的电流输出到滤波器的输入端，对滤波器进行电流补偿，实现滤波器的直流失配消除。
在第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿后，DCOC ADC测量PGA输出端口的失配电压。
假设DCOC ADC测量到接收机中PGA输出端口的失配电压为AVos-PGA，AVos-PGA＝(n1+x)*(I2-amp*R2-PGA)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，I2-amp为第二DCOC输出级的单位步长电流，R2-PGA为PGA输出端电阻，将测量得到的失配电压转换成数字信号DVos-PGA，假设DCOC ADC的LSB为VLSB，那么，
由于DVos-PGA中(I2-amp*R2-PGA/VLSB)是一个恒定值，数字信号处理器只需对由DCOCADC输送来的数字信号DVos-PGA和恒定值(I2-amp*R2-PGA/VLSB)做逆向运算，即可得到一个二进制数字值当第二DCOC输出级的控制端口为5位时，数字信号处理器用所述二进制数字值和011111相加得到控制第二DCOC输出级的数字控制信号。
第二DCOC输出级包括：控制端口DCOC_CONTRL<5:0>、参考信号端口IREF_CNTRL<4:0>和输出端口ip、in，其中，DCOC_CONTRL<5:0>接收5位数字控制信号，IREF_CNTRL<4:0>接收4位PGA的增益控制信号<4:0>，控制自身的单位步长电流I2-amp，所述PGA的增益控制信号<4:0>由数字信号处理器输送，输出端口ip、in将按照单位步长电流I2-amp对所述数字控制信号进行数模转换得到的电流输出到PGA的输入端，对PGA进行电流补偿，实现PGA的直流失配消除。
以第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿为例，详细说明下补偿的工作原理。如图3所示，所述滤波器简化为两个输入端电阻R1、两个输出端电阻R2、运算放大器OP1，当第一DCOC输出级DCOC_CNTRL<5:0>＝011111时，从ip、in端口输出的电流分别为-0.5*I1-amp、+0.5*I1-amp，该电流通过电阻R2流到输出端口Von、Vop。由于节点net_p、net_n位于运放的输入端口，高增益的运算放大器OP1将两个节点牵制在相同的电压；同时，输出端口Vop、Von的共模电压也被牵制在一个设定的共模电压Vcm上。那么，差分的输出电流就会在输出端口产生差分电压I1-amp*R2，这个电压就是补偿电压。因此，第一DCOC输出级在输出端口产生的差分电压(Vop-Von)，在DCOC_CNTRL<5:0>＝111111时，产生最大值+32*I1-amp*R2，在DCOC_CNTRL<5:0>＝000000时，产生最小值-32*I1-amp*R2，且步长为I1-amp*R2。在第一DCOC输出级中，参考信号端口IREF_CNTRL<3:0>可以调节I1-amp的大小。由于R2的阻值会随着数字信号处理器的数字控制字CHANGE<3:0>的变化而变化，导致步长I1-amp*R2的变化，因此，可以通过IREF_CNTRL<3:0>调节I1-amp，在电阻R2变化的时候，I1-amp反向变化，保证步长I1-amp*R2不变。这里，DCOC_CNTRL<5:0>＝n，且n>31时，对滤波器补偿的电压为：(n-31)*I1-amp*R2；DCOC_CNTRL<5:0>＝n，且n<32时，对滤波器补偿的电压为：(n-32)*I1-amp*R2。
基于上述方法，本发明实施例还提供一种直流失配消除装置，如图4所示，该装置包括：DCOC ADC 41、数字信号处理器42、DCOC输出级43；其中，
DCOC ADC 41，用于接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号，将所述数字信号传输给数字信号处理器42；
数字信号处理器42，用于由所述数字信号得到控制DCOC输出级的数字控制信号，将所述数字控制信号传输给DCOC输出级43；
DCOC输出级43，用于根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路。
所述DCOC ADC 41，具体用于测量到接收机中电路输出端口的失配电压为AVos，AVos＝(n1+x)*(Iamp*R2)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，Iamp为DCOC输出级43的单位步长电流，R2为接收机中所述电路输出端电阻，将测量得到的失配电压转换成数字信号DVos，VLSB为DCOC ADC 41的最低有效位(LSB)。
所述数字信号处理器42，具体用于对由DCOC ADC 41输送来的数字信号DVos和恒定值(Iamp*R2/VLSB)做逆向运算，得到一个二进制数字值当DCOC输出级的控制端口为5位时，用所述二进制数字值和011111相加得到控制所述DCOC输出级的数字控制信号。
所述接收机由三级组成，即滤波器(Filter)、可变增益放大器(PGA)以及主ADC(Main ADC)，DCOC输出级43包括第一DCOC输出级和第二DCOC输出级，第一DCOC输出级用于滤波器的电流补偿，第二DCOC输出级用于PGA的电流补偿；其中，DCOC ADC 41，具体用于先测量滤波器输出端口的失配电压，在第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿后，再测量PGA输出端口的失配电压，由所述第二DCOC输出级对PGA进行电流补偿。
所述DCOC ADC 41，具体用于测量到滤波器输出端口的失配电压为AVos-filter，AVos-filter＝(n1+x)*(I1-amp*R2-filter)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，I1-amp为第一DCOC输出级的单位步长电流，R2-filter为滤波器输出端电阻，将测量得到的失配电压转换成数字信号DVos-filter，VLSB为DCOCADC 41的LSB。
所述数字信号处理器42，具体用于对由DCOC ADC 41输送来的数字信号DVos-filter和恒定值(I1-amp*R2-filter/VLSB)做逆向运算，得到一个二进制数字值当第一DCOC输出级的控制端口为5位时，用所述二进制数字值和011111相加得到控制第一DCOC输出级的数字控制信号。
所述第一DCOC输出级包括：控制端口DCOC_CONTRL<5:0>、参考信号端口IREF_CNTRL<3:0>和输出端口ip、in，其中，DCOC_CONTRL<5:0>接收5位数字控制信号，IREF_CNTRL<3:0>接收3位滤波器的带宽控制信号BW<3:0>，控制自身的单位步长电流I1-amp，所述滤波器的带宽控制信号BW<3:0>由数字信号处理器42输送，输出端口ip、in将按照单位步长电流I1-amp对所述数字控制信号进行数模转换得到的电流输出到滤波器的输入端，对滤波器进行电流补偿，实现滤波器的直流失配消除。
所述DCOC ADC 41，具体用于在第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿后，测量PGA输出端口的失配电压AVos-PGA，AVos-PGA＝(n1+x)*(I2-amp*R2-PGA)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，I2-amp为第二DCOC输出级的单位步长电流，R2-PGA为PGA输出端电阻，将测量得到的失配电压转换成数字信号DVos-PGA，VLSB为DCOCADC 41的LSB。
所述数字信号处理器42，还用于对由DCOC ADC 41输送来的数字信号DVos-PGA和恒定值(I2-amp*R2-PGA/VLSB)做逆向运算，得到一个二进制数字值当第二DCOC输出级的控制端口为5位时，用所述二进制数字值和011111相加得到控制第二DCOC输出级的数字控制信号。
所述第二DCOC输出级包括：控制端口DCOC_CONTRL<5:0>、参考信号端口IREF_CNTRL<4:0>和输出端口ip、in，其中，DCOC_CONTRL<5:0>接收5位数字控制信号，IREF_CNTRL<4:0>接收4位PGA的增益控制信号<4:0>，控制自身的单位步长电流I2-amp，所述PGA的增益控制信号<4:0>由数字信号处理器42输送，输出端口ip、in将按照单位步长电流I2-amp对所述数字控制信号进行数模转换得到的电流输出到PGA的输入端，对PGA进行电流补偿，实现PGA的直流失配消除。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，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)

1.一种直流失配消除方法，其特征在于，该方法包括：
接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号，由所述数字信号得到控制直流失配消除DCOC输出级的数字控制信号，DCOC输出级根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路；所述获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号包括：通过DCOC模数转换器ADC测量接收机中电路输出端口的失配电压，DCOC ADC测量到失配电压为AVos，AVos＝(n1+x)*(Iamp*R2)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，Iamp为DCOC输出级的单位步长电流，R2为接收机中所述电路输出端电阻，将测量得到的失配电压AVos转换成数字信号DVos，DCOC VLSB为ADC的最低有效位LSB。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述由所述数字信号得到控制直流失配消除DCOC输出级的数字控制信号包括：数字信号处理器对由DCOC ADC输送来的数字信号DVos和恒定值(Iamp*R2/VLSB)做逆向运算，得到一个二进制数字值当DCOC输出级的控制端口为5位时，数字信号处理器用所述二进制数字值和011111相加得到控制所述DCOC输出级的数字控制信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收机包括：滤波器、可变增益放大器PGA以及主ADC(Main ADC)，所述DCOC输出级包括第一DCOC输出级和第二DCOC输出级，第一DCOC输出级用于滤波器的电流补偿，第二DCOC输出级用于PGA的电流补偿。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号包括：DCOC ADC先测量滤波器输出端口的失配电压，在第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿后，再测量PGA输出端口的失配电压，由所述第二DCOC输出级对PGA进行电流补偿。
5.一种直流失配消除装置，其特征在于，该装置包括：DCOC ADC、数字信号处理器、DCOC输出级；其中，
DCOC ADC，用于接收机上电后，获得接收机中电路输出端口的失配电压的数字信号，将所述数字信号传输给数字信号处理器；所述DCOC ADC，具体用于测量到接收机中电路输出端口的失配电压为AVos，AVos＝(n1+x)*(Iamp*R2)，其中n1为整数，x为小于1大于-1的小数，Iamp为DCOC输出级的单位步长电流，R2为接收机中所述电路输出端电阻，将测量得到的失配电压转换成数字信号DVos，VLSB为DCOC ADC的LSB；
数字信号处理器，用于由所述数字信号得到控制DCOC输出级的数字控制信号，将所述数字控制信号传输给DCOC输出级；
DCOC输出级，用于根据所述数字控制信号输出电流到接收机相应的电路。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数字信号处理器，具体用于对由DCOCADC输送来的数字信号DVos和恒定值(Iamp*R2/VLSB)做逆向运算，得到一个二进制数字值当DCOC输出级的控制端口为5位时，用所述二进制数字值和011111相加得到控制所述DCOC输出级的数字控制信号。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述接收机包括滤波器、PGA以及主ADC，所述DCOC输出级包括第一DCOC输出级和第二DCOC输出级，第一DCOC输出级用于滤波器的电流补偿，第二DCOC输出级用于PGA的电流补偿。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述DCOC ADC，具体用于先测量滤波器输出端口的失配电压，在第一DCOC输出级对滤波器进行电流补偿后，再测量PGA输出端口的失配电压，由所述第二DCOC输出级对PGA进行电流补偿。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一DCOC输出级包括：控制端口、参考信号端口和输出端口，其中，控制端口接收5位数字控制信号，参考信号端口接收3位滤波器的带宽控制信号，控制自身的单位步长电流，所述滤波器的带宽控制信号由数字信号处理器输送，输出端口将按照单位步长电流对数字控制信号进行数模转换得到的电流输出到滤波器的输入端，对滤波器进行电流补偿。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二DCOC输出级包括：控制端口、参考信号端口和输出端口，其中，控制端口接收5位数字控制信号，参考信号端口接收4位PGA的增益控制信号，控制自身的单位步长电流，所述PGA的增益控制信号由数字信号处理器输送，输出端口将按照单位步长电流对数字控制信号进行数模转换得到的电流输出到PGA的输入端，对PGA进行电流补偿。
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Application publication date: 20150506

Assignee: Xi'an Chris Semiconductor Technology Co. Ltd.

Assignor: SHENZHEN ZTE MICROELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD.

Contract record no.: 2019440020036

Denomination of invention: Direct-current offset calibration method and device

Granted publication date: 20170517

License type: Common License

Record date: 20190619