CN108631781A - 确定模/数转换器的非线性度的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用以确定模/数转换器的非线性度的方法及设备。一种实例性设备包含：信号接口(202)，其用以接收模/数转换器ADC(102)的输出，所述输出对应于发射到所述ADC(102)的周期性信号；信号变压器(204)，其用以确定对应于所述输出的谐波相位或谐波振幅中的至少一者；及积分非线性INL项计算器(206)，其用以基于所述周期性信号的特性以及所述谐波相位或所述谐波振幅中的所述至少一者而确定所述ADC(102)的所述INL。

Description

确定模/数转换器的非线性度的方法及设备
技术领域
本发明大体来说涉及数据转换器，且更特定来说涉及用以确定模/数转换器的非线性度的方法及设备。
背景技术
模/数转换器将模拟信号(例如，正弦信号及/或射频信号)数字化(例如，取样)以产生对应于模拟信号的数字信号。模/数转换器已用于替换各种其它组件，借此减少材料、成本、设计、空间、电力等。因此，近年来ADC已越来越多地用于各种应用中，包含但不限于软件定义的音乐播放器、电视、移动电话、收音机、雷达系统、信号分析器、蜂窝式基站、全球定位系统接收器等。
发明内容
本文中所揭示的特定实例确定模/数转换器的非线性度。实例性设备包含信号产生器以将周期性信号发射到模/数转换器(ADC)。所述实例性设备进一步包含信号接口以接收ADC的输出。实例性设备进一步包含信号变压器以确定对应于所述输出的谐波相位或谐波振幅中的至少一者。所述实例性设备进一步包含积分非线性(INL)项计算器以基于周期性信号的特性以及谐波相位或谐波振幅中的至少一者而确定ADC的INL。
附图说明
图1图解说明用以确定对应于实例性模/数转换器的非线性项的实例性非线性度确定器。
图2是图1的实例性INL确定器的框图。
图3到5是表示可经执行以实施图2的实例性INL确定器的实例性机器可读指令的流程图。
图6是可执行图3到5的实例性计算机可读指令以实施图1及/或2的实例性INL确定器的实例性处理器平台。
各图并不按比例。在图式及随附书面描述通篇，将尽可能地使用相同参考编号来指代相同或相似零件。
具体实施方式
包含射频(RF)取样架构等各种技术处理所接收的模拟信号以确定对应于模拟信号的数据。在这些技术中，模/数转换器(ADC)用于将模拟信号转换成数字信号。举例来说，ADC可对模拟信号进行取样以产生对应于数字信号的数字样本。
当ADC对模拟信号进行取样时，ADC的特性可引入通常具有记忆效应(例如，样本间干扰)的积分非线性(INL)。非线性是理想输入阈值与对应于模拟信号的特定输出码的所测量阈值水平之间的减损或偏差。非线性导致在ADC的输出中存在非所要谐波。非所要谐波导致输出(例如，数字信号)的频率出现尖峰(例如，图像)，因此会使ADC的输出降级。因此，INL对应于ADC的输出的非所要特性。本文中所揭示的实例在ADC的制造阶段及/或应用阶段确定对应于ADC的INL的一或多个INL项，所述一或多个INL项是使用不同参数(例如频率、振幅、温度等)测试。在一些实例中，使用所确定INL项来调整(例如，校正)ADC的输出以补偿ADC的正常INL，调整方式是从ADC的输出移除(例如，减去)INL项。以此方式，基本上减小ADC的INL的效应。
用于确定ADC的INL的一种常规技术包含利用高度准确的数字电压计(DVM)来测量对应于所要码边界(例如，数字输出)的模拟输入电压。此常规技术确定ADC读数与DVM读数之间的差以确定INL。然而，此常规技术需要很长测试时间(例如，长达四分钟，具体取决于类型测试及ADC的分辨率)来算出系统中的噪声平均值及允许所需要的常规系统电容器充电。另一常规技术是利用基于直方图的正弦波来确定INL。然而，此常规技术也需要长持续时间(例如，长达四分钟，具体取决于类型测试及ADC的分辨率)来算出系统中的噪声平均值。另一常规技术包含依据快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)提取INL。然而，此技术将不能获取高频组件对INL的影响。因此，不考虑粗略估计INL及由FFT所导致的相位畸变的校正因子，这是因为其会导致不准确的INL确定。另一常规技术包含每码利用一个命中以达成INL确定。然而，此技术依赖于ADC架构。另外，为了使用此传统FFT技术来得到可靠的INL估计，必须将所有谐波包含于确定中，因此需要困难且需要额外资源的折回计算。因此，将需要为个别ADC个性化设置每一测试，因此需要大量资源来个性化设置每一ADC类型。本文中所揭示的实例通过以快速高效的方式确定INL来缓和这些常规技术的问题，所述方式考虑到了相位畸变且独立于ADC架构(例如，其可用于任何种类的ADC上而无需进行个性化设置)。
本文中所揭示的实例包含：产生纯正弦信号及/或其它周期信号来激发ADC，及捕获对应的ADC输出。ADC输出是纯正弦输入的数字样本。本文中所揭示的实例计算ADC输出的变换(例如傅里叶变换、快速傅里叶变换、离散傅里叶变换等)以获得个别谐波的振幅及相位。一旦获得了振幅及相位，本文中所揭示的实例便使用切比雪夫多项式(ChebyshevPolynomial)逼近法来将INL模型化。由于ADC提供输入信号的相干取样，因此所产生正弦波的每一捕获点(例如，样本)是唯一的且可绕回到纯正弦波的单循环中。因此，对纯正弦波的样本执行傅里叶变换将形成频谱，其中第n格是第n谐波(例如，DC位于第0格中，基波位于第1格中，第2谐波位于第2格中等)。因此，本文中所揭示的实例可扫描整个第N/2谐波而无需执行繁琐折回来获得相同数据。此频谱使得将相位噪声可视化以从任何计算清除噪声更加容易。
由于INL是ADC的传递函数中的异变，因此ADC输入信号将发生畸变，这会导致谐波，所述谐波的信息(例如，对应于量值及相位)可从响应的频谱收集。谐波的相位相对于基波发生畸变。因此，本文中所揭示的实例通过将输出乘以校正因子(例如，来校正所述畸变，其中是第n谐波的相位，且是基波的相位)。以此方式，由于输入信号的相位是未知的，因此校正因子产生对ADC的INL的更准确表示。本文中所揭示的实例以一部分时间(例如，大约2/25)达成与常规直方图方法类似的准确度，借此致使INL确定的持续时间减少92.08％。
在本文中所揭示的一些实例中，INL可在ADC的制造期间被确定。在这些实例中，可基于各种条件(例如，输入信号的频率或振幅、ADC的温度、ADC外部的温度、外部噪声及/或对应于INL的改变的任何其它特性或特性组合)测试INL且可将结果存储于存储器中及/或用于产生识别ADC的INL限制的报告。在一些实例中，所存储INL值可用于调整ADC输出(例如，作为对INL的校正而应用)，借此形成更准确的ADC。在一些实例中，由于ADC的INL可随时间而改变，因此可周期性地、非周期性地及/或基于一些触发而重新测试INL以更新ADC的INL。在这些实例中，如果INL已改变，那么将利用新计算出的INL值盖写所存储的INL值。
图1图解说明用以确定对应于实例性ADC 102的非线性项的实例性INL确定器100。图1包含实例性INL确定器100、实例性ADC 102、实例性开关103、实例性温度传感器104及实例性求和器106。
图1的实例性INL确定器100确定实例性ADC 102的INL。实例性INL确定器100产生正弦波及/或其它周期性信号并将其输出到实例性ADC 102的输入，且接收实例性ADC 102的输出样本。实例性INL确定器100对所产生正弦波与所述输出样本的频谱进行比较以确定INL项。实例性INL确定器100通过计算输出样本的傅里叶变换来获得输出样本的频谱。举例来说，INL确定器100产生正弦波其中An是正弦波的振幅，ω对应于正弦波的周期/频率，对应于正弦波的相移，且B对应于正弦波的垂直移位。在此实例中，实例性ADC 102的输出是Y(t)，其中为了校正傅里叶变换相位，实例性INL确定器100乘以校正因子，从而形成由于INL被定义为从实际传递函数的偏离，因此排除了偏移及增益误差，实例性INL确定器100将INL确定为实例性INL确定器100使用切比雪夫多项式恒等式(例如，Tn(cosθ)＝cos(nθ))来确定INL。以此方式，实例性INL确定器100基于而确定INL，其中以切比雪夫多项式替换余弦项。实例性INL确定器100求切比雪夫多项式的值以得出在-1与1之间的2N值，其中N对应于实例性ADC 102的分辨率。
在一些实例中，图1的INL确定器在制造过程期间确定对应于ADC 102的一或多个确定值(例如在一或多个温度、频率、外部噪声等下)的一或多个INL值。在这些实例中，INL确定器100可基于确定值而产生报告或者输出INL值及/或将INL值存储到存储器(例如，实例性INL确定器100的存储器及/或实例性INL确定器100外部的存储器)中。所存储值可跟与INL确定值(例如温度、频率、噪声等)相关的条件相关联地(例如，包含)存储。在一些实例中，INL确定器100在制造过程完成之后确定ADC 102的INL值以更新可能已随时间改变的INL值。举例来说，INL确定器100可周期性地、非周期性地及/或基于触发(例如，来自用户或另一装置的指令)而确定ADC 102的INL值。在这些实例中，INL确定器100断开实例性开关103以将输入到ADC 102中的任何模拟信号解耦，使得INL确定器100可输入其自己的预定正弦以达成INL确定。在一些实例中，INL确定器100将INL值输出到实例性求和器106以从ADC102的输出移除INL。在这些实例中，INL确定器100可基于实例性ADC 102的当前特性(例如温度、信号频率、使用年限等)而选择所存储INL值。下文结合图2进一步描述实例性INL确定器100。
图1的实例性ADC 102基于时钟(CLK)脉冲而对模拟信号进行取样以产生模拟信号的数字样本。由于不存在理想ADC，因此实例性ADC 102会给数字样本输出引入一些INL。如上文所描述，INL导致数字信号中存在非所要谐波。实例性ADC 102可对应于任何分辨率(例如，对应于ADC能够检测到的离散模拟电平的数目)。
图1的实例性温度传感器104测量周围环境温度及/或特定组件的温度。实例性温度传感器104向实例性INL确定器100提供温度数据，使得INL确定器100可(A)对应于所感测温度而存储所确定INL值及/或(B)基于所感测到的温度而选择所存储INL值以应用到实例性求和器106。实例性温度传感器104可位于任何位置处，包含在实例性ADC 102中及/或在实例性ADC 102附近。
图1的实例性求和器106接收实例性ADC 102的输出及来自存储器(例如，外部存储器、外部存储单元、外部寄存器及/或实例性INL确定器100的存储器装置)的INL项。实例性求和器106从实例性ADC 102的输出移除INL项以产生经校正数字信号，所述经校正数字信号减小INL或者从实例性ADC 102的输出移除INL。
图2图解说明图1的实例性INL确定器100的框图。实例性INL确定器100包含实例性信号产生器200、实例性开关201、实例性信号接口202、实例性逻辑门203、实例性信号变压器204、实例性INL项计算器206、实例性INL项存储装置208及实例性INL校正施加器210。
图2的实例性信号产生器200产生属性已知(例如相位角、相移、振幅及/或垂直移位)的周期性信号(例如，纯正弦波)。实例性信号产生器200将所产生的正弦波输出到实例性ADC 102的输入。另外，实例性信号产生器200将INL确定信号(例如，电压)发送到实例性开关201及实例性逻辑门203。INL确定信号被发送到实例性开关201以闭合所述开关，借此启用输入到图1的实例性ADC 102中的所产生正弦波。实例性逻辑门203将INL确定信号反相，借此停用图1的实例性开关103。以此方式，实例性INL确定器100可在INL测试期间输入纯正弦波而无来自第二模拟信号的干扰。另外，当实例性INL确定器100未进行测试(例如，确定实例性ADC 102的INL)时，INL确定信号断开实例性开关201且经反相INL确定信号(例如，实例性逻辑门203的输出)闭合实例性开关103以允许实例性ADC 102转换所接收到的模拟信号。尽管图1及/或2所图解说明的实例包含实例性开关103、201及实例性逻辑门203，但实例性INL确定器100可使用任何类型的装置来控制输入于实例性ADC 102中的信号，所述装置包含但不限于场效应晶体管。在一些实例中，信号产生器200包含两个或多于两个信号产生器(例如，用以产生正弦波的第一信号产生器及用以启用/停用实例性开关103、201的第二信号产生器)。在此实例中，第一信号产生器可被定位为实例性INL确定器100外部的独立组件。
图2的实例性信号接口202从图1的实例性ADC 102的输出接收数字样本。在一些实例中，信号接口202(例如，从用户接口或另一装置)接收信号以触发INL项确定。举例来说，在制造期间，用户及/或装置可在不同时间点处发送触发以测试实例性ADC 102的INL值，以考虑到条件(例如，温度)的改变。举例来说，在制造期间，实例性信号接口202可接收指令以在不同温度下触发INL项确定。在此实例中，当温度(例如，由图1的实例性温度传感器104测量)达到对应于指令的温度时，周围环境温度可升高且实例性信号产生器200可触发INL确定。以此方式，可基于多个条件多次测试实例性ADC 102的INL。另外或另一选择为，实例性信号接口202可接收指令(例如周期性地、非周期性地、基于触发等)以在ADC制造过程之后重新确定INL。在一些实例中，信号接口202经由用户接口接收指令以报告实例性ADC 102的所确定INL。在这些实例中，信号接口202接收实例性INL项存储装置208中所存储的INL值以产生并输出报告。另外，实例性信号接口202从实例性温度传感器104接收温度。尽管实例性信号接口202被图解说明为单个组件，但可使用多个信号接口(例如用于ADC输出的一个接口、用于指令/触发的一或多个接口、用以输出报告的一个接口、用于温度传感器的接口、用于任何其它传感器的接口等)来实施实例性信号接口202。
一旦数字样本被接收，图2的实例性信号变压器204便将数字样本变换成频域以获得频谱的特性。实例性信号变压器204使用傅里叶变换来转换数字样本。一旦实例性信号变压器204获得频谱，实例性信号变压器204便识别谐波属性(包含谐波振幅及谐波相位)。
图2的实例性INL项计算器206基于输入正弦波的特性及对应于输出样本的频谱的谐波属性而计算INL项。实例性INL项计算器206基于切比雪夫多项式恒等式(例如，Tn(cosθ)＝cos(nθ))而计算INL项。举例来说，基于所产生的正弦输入 其中An是正弦波的振幅，ω对应于正弦波的周期，对应于正弦波的相移，且B对应于正弦波的垂直移位，实例性INL项计算器206将INL项确定为其中(i)是用于得出在-1与1之间的2N值的切比雪夫多项式其中N对应于实例性ADC 102的分辨率且(ii)利用第n谐波的相位及基波的相位来校正傅里叶变换相位畸变。如上文所描述，实例性INL项计算器206能够在一部分时间下(例如，大约2/25)以与常规直方图技术类似的准确度来计算INL值，借此致使INL确定持续时间减少92.08％。实例性INL项计算器206将所确定的INL项输出到实例性INL项存储装置208。
图2的实例性INL项存储装置208存储由实例性INL项计算器206确定的INL项。如果实例性INL项计算器206基于多个测试条件而确定多个INL项，那么实例性INL项存储装置208将所确定INL值与测试条件的特性一起存储。举例来说，INL项存储装置208将INL项与以下各项一起存储：在确定INL项时由实例性温度传感器104测量的温度、在确定INL项期间的噪声量、用于确定INL项的所产生正弦波的特性及/或可影响实例性ADC 102的INL的任何其它特性。尽管，实例性INL项存储装置208被图解说明为实例性INL确定器100的一部分，但实例性INL项存储装置208可位于图1的实例性图解说明的任何位置处。举例来说，INL项存储装置208可位于实例性ADC 102、实例性温度传感器104、实例性求和器106中及/或作为图1中的独立组件。
图2的实例性INL校正施加器210通过以下方式校正实例性ADC 102的INL：选择对应于实例性ADC 102的当前条件的所存储INL项，并将选定INL项输出到实例性求和器106以从实例性ADC 102的输出将其移除。在一些实例中，INL校正施加器210基于实例性ADC 102的当前条件(例如所接收信号的频率、噪声量、实例性ADC 102的温度、周围环境温度等)而选择所存储的INL项。举例来说，INL校正施加器210可基于由实例性温度传感器104感测到的当前温度而选择对应于与INL项一起存储于实例性INL项存储装置208中的温度值或范围的INL项。尽管实例性INL校正施加器210被图解说明为实例性INL确定器100的一部分，但实例性INL校正施加器210可位于图1的实例性图解说明的任何位置处。举例来说，INL校正施加器210可位于实例性ADC 102、实例性温度传感器104、实例性求和器106中及/或作为图1中的独立组件。
虽然图2中图解说明实施图1的实例性INL确定器100的实例性方式，但图2中所图解说明的元件、过程及/或装置中的一或多者可被组合、划分、重新布置、省略、清除及/或以任何其它方式实施。此外，图1及/或2的实例性信号产生器200、实例性信号接口202、实例性信号变压器204、实例性INL项计算器206、实例性INL项存储装置208、实例性INL校正施加器210及/或更笼统来说实例性INL确定器100可通过硬件、软件、固件及/或硬件、软件及/或固件的任何组合来实施。因此，举例来说，图1及/或2的实例性信号产生器200、实例性信号接口202、实例性信号变压器204、实例性INL项计算器206、实例性INL项存储装置208、实例性INL校正施加器210及/或更笼统来说实例性INL确定器100中的任一者可通过一或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)及/或现场可编程逻辑装置(FPLD)来实施。当阅读本专利的设备或系统权利要求中的任一者以涵盖纯粹软件及/或固件实施方案时，实例性信号产生器200、实例性信号接口202、实例性信号变压器204、实例性INL项计算器206、实例性INL项存储装置208及/或实例性INL校正施加器210中的至少一者特此被明确地定义为包含非暂时性计算机可读存储装置或存储磁盘，例如包含软件及/或固件的存储器、数字多功能盘(DVD)、磁盘(CD)、蓝光盘等。此外，除了图2中所图解说明的元件、过程及/或装置之外或替代图2中所图解说明的元件、过程及/或装置，图1的实例性INL确定器100可包含一或多个元件、过程及/或装置，及/或可包含任何或所有所图解说明的元件、过程及装置中的多于一者。
图3到5中展示表示用于实施图2的实例性INL确定器100的实例性机器可读指令的流程图。在此实例中，机器可读指令包括由处理器(例如展示于下文结合图6所论述的实例性处理器平台600中的处理器612)执行的程序。程序可体现为非暂时性计算机可读存储媒体(例如CD-ROM、软盘、硬盘、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘或与处理器612相关联的存储器)上所存储的软件，但另一选择为整个程序及/或其部分可由除了处理器612之外的装置执行及/或体现为固件或专用硬件。此外，尽管参考图3到5中所图解说明的流程图描述实例性程序，但可替代地使用实施实例性INL确定器100的许多其它方法。举例来说，可改变框的执行次序及/或可改变、清除或组合所描述的一些框。另外或另一选择为，任一框或所有框可由经结构化以执行对应操作而不执行软件或固件的一或多个硬件电路(例如，离散及/或集成式模拟电路及/或数字电路、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)实施。
如上文所述，可使用非暂时性计算机及/或机器可读媒体(例如硬盘驱动器、快闪存储器、只读存储器、磁盘、数字多功能盘、高速缓冲存储器、随机存取存储器及/或任何其它存储装置或存储磁盘)上所存储的所编码指令(例如，计算机及/或机器可读指令)来实施图3到5的实例性过程，所述信息在所述非暂时性计算机及/或机器可读媒体上存储达任何持续时间(例如达较长时间周期、永久地、达很短的阶段、暂时地缓冲及/或高速缓冲信息)。如本文中所使用，术语“非暂时性计算机可读媒体”被明确地定义为包含任何类型的计算机可读存储装置及/或存储磁盘且将传播信号排除在外且将发射媒体排除在外。“包含”及“包括”(及其所有形式及时态)在本文中用作开放式术语。因此，每当权利要求列示出遵循“包含”或“包括”的以下任何形式(例如comprises、includes、comprising、including等)的任何事物时，应理解在不脱离对应权利要求的范围的情况下可存在额外元件、项等。如本文中所使用，当短语“至少”在权利要求的开头中用作过渡术语时，其与开放性术语“包括”及“包含”一样也是开放性的。
图3是表示可由图1的实例性INL确定器100执行以确定图1的实例性ADC 102的非线性度的实例性机器可读指令的实例性流程图300。尽管图3的实例性流程图300是结合图1的实例性INL确定器100及实例性ADC 102而描述，但流程图300可与用于任何类型的ADC的任何类型INL确定器结合使用。
在框302处，实例性信号产生器200产生正弦波(例如，上文的X(t))。在框304处，实例性信号产生器200启用图1的实例性ADC 102的输入以接收所产生的正弦波。举例来说，实例性信号产生器200通过以下方式来启用实例性ADC 102的输入：发射信号(例如，INL启用信号)以闭合实例性开关201，借此允许将所产生的信号输入到实例性ADC 102，且断开图1的实例性开关103(例如，通过经由实例性逻辑门203将INL启用信号反相)，借此防止外部信号输入到实例性ADC 102中。
在框306中，实例性信号接口202接收实例性ADC 102的对应于所产生正弦波的输出样本。在框308处，实例性信号变压器204使用傅里叶变换来将ADC输出样本变换成频域以确定ADC输出样本的频谱。在框310处，实例性信号变压器204确定ADC输出的频谱的谐波的谐波属性(例如，振幅及相位)。
在框312处，实例性INL项计算器206使用切比雪夫多项式来计算对应于实例性ADC102的INL项。举例来说，INL计算器206基于其中(i)ω及An对应于所产生正弦波的周期/频率及振幅，(ii)是用于得出-1与1之间的2N值的切比雪夫多项式其中N对应于实例性ADC 102的分辨率且(iii)利用所述第n谐波的相位及基波的相位来校正傅里叶变换相位畸变。
在框314处，实例性INL计算器206确定来自传感器(例如，实例性温度传感器104)的测试属性。这些属性可包含所产生正弦波的特性、来自温度传感器的温度、系统中的噪声等。在框315处，实例性INL项计算器206将所确定的INL项存储于实例性INL项存储装置208中。在一些实例中，INL项与测试属性(例如，所产生正弦波的特性、在确定期间的噪声水平，来自实例性温度传感器104的温度读数、确定的时间戳等)一起被存储。在框316处，实例性信号接口202确定是否启用报告。举例来说，信号接口202确定是否已接收到指令(例如，经由用户接口或其它装置)以产生、输出或者显示实例性INL项存储装置中所存储的INL项。如果实例性信号接口202确定报告被启用(框316：是)，那么实例性信号接口202产生对应于INL项的报告(框318)。在一些实例中，信号接口202将所产生的报告输出到请求装置。
在框320处，实例性信号产生器200停用ADC输出以不接收所产生的正弦波。举例来说，信号产生器200可发射INL停用信号以断开实例性开关201，借此防止所产生的正弦波进入到实例性ADC 102中。另外，实例性逻辑门203将INL停用信号反相以闭合图1的实例性开关103，借此允许实例性ADC 102从另一装置接收模拟信号。
图4是表示实例性机器可读指令的实例性流程图400，所述实例性机器可读指令可由图1的实例性INL确定器100执行以减小由图1的实例性ADC 102取样的模拟信号的非线性度。尽管图4的实例性流程图400是结合图1的实例性INL确定器100及实例性ADC 102而描述，但流程图400可与用于任何类型的ADC的任何类型INL确定器结合使用。
在框402处，实例性信号接口202从一或多个传感器接收一或多个属性(例如，来自实例性温度传感器104的温度测量值)。实例性信号接口202可接收可影响实例性ADC 102的INL的任何类型的数据。举例来说，信号接口202可经由一或多个传感器接收系统的当前噪声水平、输入模拟信号的特性(例如频率、振幅等)及/或可影响INL确定的任何其它特性。在框404处，实例性INL校正施加器210基于所接收的属性而选择所存储的INL项。如上文结合图2所描述，实例性INL项存储装置208可存储对应于实例性INL项存储装置208中所存储的INL的确定的各种特性。另外或另一选择为，实例性INL校正施加器210可基于任何其它所接收的属性(例如噪声、输入信号特性等)而选择INL项。在框406处，实例性INL校正施加器210将选定INL项输出到实例性求和器106。如上文结合图1所描述，实例性求和器106通过从输出信号移除实例性INL项来调整实例性ADC 102的输出。
图5是表示实例性机器可读指令的实例性流程图500，所述实例性机器可读指令可由图1的实例性INL确定器100执行以重新确定由图1的实例性ADC 102取样的模拟信号的积分非线性度。尽管图5的实例性流程图500是结合图1的实例性INL确定器100及实例性ADC102而描述，但流程图500可与用于任何类型的ADC的任何类型INL确定器结合使用。
在框502处，实例性信号接口接收指令以重新测试实例性ADC 102的INL。指令可周期性地、非周期性地及/或基于触发、进度或条件被发送。举例来说，指令可对应于在阈值时间量之后、当来自实例性温度传感器104的温度在特定范围内时重新确定实例性ADC 102的INL。一旦重新确定，时钟便被可复位且ADC 102不可针对所述特定温度范围重新确定ADC的INL，直到随后达到阈值时间量为止。
在框504处，实例性信号产生器200产生正弦波(例如，上文的X(t))。在框506处，实例性信号产生器200启用图1的实例性ADC 102的输入以接收所产生的正弦波。举例来说，实例性信号产生器200通过发射信号(例如，INL启用信号)以闭合实例性开关201来启用实例性ADC 102的输入，借此允许将所产生信号输入到实例性ADC 102，且断开图1的实例性开关103(例如，通过经由实例性逻辑门203将INL启用信号反相)，借此防止外部信号输入到实例性ADC 102中。
在框508处，实例性信号接口202接收实例性ADC 102的对应于所产生正弦波的输出样本。在框510处，实例性信号变压器204使用傅里叶变换将ADC输出样本变换成频域以确定ADC输出样本的频谱。在框512处，实例性信号变压器204确定ADC输出的频谱的谐波的谐波属性(例如，振幅及相位)。
在框514处，实例性INL项计算器206使用切比雪夫多项式来计算对应于实例性ADC102的INL项。举例来说，INL计算器206基于其中(i)ω及An对应于所产生的正弦波的周期/频率及振幅，(ii)是用以得出-1与1之间的2N值的切比雪夫多项式其中N对应于实例性ADC 102的分辨率且(iii)利用第n谐波的相位及基波的相位来校正傅里叶变换相位畸变。
在框516处，实例性信号接口202从一或多个传感器(例如，来自实例性温度传感器104的温度读数、系统的噪声等)接收一或多个测试属性。在框518处，实例性INL项计算器206收集对应于来自实例性INL项存储装置208的测试属性中的一或多者的INL项。在框520处，实例性INL项计算器206确定对应于所接收温度的所存储INL项是否与所计算INL(例如，来自框514)相匹配。如果实例性INL项计算器206确定对应于所接收温度的所存储INL项与所计算INL项相匹配(框520：是)，那么没有必要存储所计算INL项，且过程继续进行到框524。如果实例性INL项计算器206确定对应于所接收温度的所存储INL项与所计算INL项不匹配(框520：否)，那么实例性INL项计算器206在实例性INL项存储装置208中利用所计算出的INL项来替换所存储的INL项(框522)。在框524处，实例性信号产生器200停用ADC输出以不接收所产生的正弦波。举例来说，信号产生器200可发射INL停用信号以断开实例性开关201，借此防止所产生的正弦波进入到实例性ADC 102中。另外，实例性逻辑门203将INL停用信号反相以闭合图1的实例性开关103，借此允许实例性ADC 102从另一装置接收模拟信号。
图6是能够执行图3到5的指令以实施图1及/或2的实例性INL确定器100的实例性处理器平台600的框图。举例来说，处理器平台600可以是服务器、个人计算机、移动装置(例如蜂窝电话、智能电话、平板计算机，例如iPadTM)、个人数字助理(PDA)、因特网设备或任何其它类型的计算装置。
所图解说明实例的处理器平台600包含处理器612。所图解说明实例的处理器612是硬件。举例来说，处理器612可被实施为来自任何所要族类或制造商的一或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器。硬件处理器可以是基于半导体(例如，基于硅)的装置。在此实例中，处理器实施实例性信号产生器200、实例性信号接口202、实例性信号变压器204、实例性INL项计算器206、实例性INL项存储装置208、实例性INL校正施加器210。
所图解说明实例的处理器612包含本地存储器613(例如，高速缓冲存储器)。所图解说明实例的处理器612经由总线618与主存储器(包含易失性存储器614及非易失性存储器616)通信。易失性存储器614可被实施为同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAM总线动态随机存取存储器(RDRAM)及/或任何其它类型的随机存取存储器装置。非易失性存储器616可被实施为快闪存储器及/或任何其它所要类型的存储器装置。对主存储器614、616的存取是由存储器控制器控制。
所图解说明实例的处理器平台600还包含接口电路620。接口电路620可被实施为任何类型的接口标准，例如以太网接口、通用串行总线(USB)及/或快速PCI接口。
在所图解说明的实例中，一或多个输入装置622连接到接口电路620。输入装置622准许用户将数据及/或命令输入到处理器612中。输入装置可被实施为(举例来说)音频传感器、麦克风、相机(静态或视频)、键盘、按键、鼠标、触摸屏、跟踪垫、跟踪球、等位点装置(isopoint)及/或声音辨别系统。
一或多个输出装置624也连接到所图解说明实例的接口电路620。举例来说，输出装置624可被实施为显示装置(例如发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出装置、打印机及/或扬声器)。因此，所图解说明实例的接口电路620通常包含图形驱动器卡、图形驱动器芯片及/或图形驱动器处理器。
所图解说明实例的接口电路620还包含通信装置(例如发射器、接收器、收发器、调制解调器及/或网络接口卡)以便于经由网络626(例如，以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴缆线、蜂窝式电话系统等)与外部机器(例如，任何种类的计算装置)交换数据。
所图解说明实例的处理器平台600也包含用于存储软件及/或数据的一或多个大容量存储装置628。此类大容量存储装置628的实例包含：软盘驱动器、硬驱动盘、磁盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统及数字多功能盘(DVD)驱动器。
可将图3到5的编码指令632存储于大容量存储装置628中、易失性存储器614中、非易失性存储器616中及/或可移除有形计算机可读存储媒体上，例如CD或DVD。
依据上文，将了解已揭示了确定模/数转换器的非线性度实例性方法、设备及制品。本文中所揭示的实例通过以快速高效的方式确定INL来减轻常规技术的问题，所述方式考虑到了相位畸变且独立于ADC架构。使用本文中所揭示的实例，可在一部分时间下以与常规技术类似的准确度确定ADC的INL，借此致使INL确定持续时间减少92.08％。此减少节省大量时间以允许AD的制造过程基本上被减少，借此节省制造成本。
实例1是一种设备，其包括：信号接口，其用以接收ADC的输出，所述输出对应于发射到ADC的周期性信号；信号变压器，其用以确定对应于输出的谐波相位或谐波振幅中的至少一者；及积分非线性(INL)项计算器，其用以基于周期性信号的特性及谐波相位或谐波振幅中的至少一者而确定ADC的INL。
实例2包含实例1的标的物，其中INL对应于ADC的输出的非所要特性。
实例3包含实例1的标的物，其中信号变压器是通过使用傅里叶变换将ADC的输出变换成频域以识别输出的频谱来确定对应于输出的谐波相位或谐波振幅中的至少一者，谐波相位及谐波振幅对应于频谱。
实例4包含实例3的标的物，其中INL项计算器基于谐波相位而确定INL以校正傅里叶变换相位畸变。
实例5包含实例1的标的物，其中INL项计算器使用切比雪夫多项式来确定INL。
实例6包含实例1的标的物，其进一步包含信号产生器，所述信号产生器将用以启用来自输入到ADC中的周期性信号，且在INL被确定之后，停用来自输入到ADC中的周期性信号。
实例7包含实例1的标的物，其进一步包含用以存储INL的存储装置。
实例8包含实例7的标的物，其中当INL被确定时，INL项计算器将INL与对应于第一时间的第一特性相关联地存储于存储装置中，第一特性对应于周期性信号的频率、周期性信号的振幅、第一时间处的温度或第一时间处的噪声量中的至少一者。
实例9包含实例8的标的物，其进一步包含INL校正施加器，所述INL校正施加器用以在第一时间之后的第二时间处通过基于第一特性与对应于第二时间的第二特性之间的匹配而从ADC的输出移除对应于所存储INL的值，来减小ADC的输出的INL。
实例10包含实例1的标的物，其中信号接口输出包含INL的报告。
实例11是一种包括接收模/数转换器(ADC)的输出的方法，所述输出对应发射到ADC的周期性信号。实例11进一步包含确定对应于输出的谐波属性。实例11进一步包含基于周期性信号的特性及谐波属性而确定ADC的INL。
实例12包含实例11的标的物，其中INL对应于ADC的输出的非所要特性。
实例13包含实例11的标的物，其中确定对应于输出的谐波属性包含使用傅里叶变换将ADC的输出变换成频域以识别输出的频谱，所述谐波属性对应于所述频谱。
实例14包含实例13的标的物，其进一步包含基于谐波相位而确定INL以校正傅里叶变换相位畸变。
实例15包含实例11的标的物，其进一步包含使用切比雪夫多项式来确定INL。
实例16包含实例11的标的物，其进一步包含启用输入到ADC中的周期性信号，且在INL被确定之后，停用输入到ADC中的周期性信号。
实例17包含实例11的标的物，其进一步包含将INL存储于存储装置中。
实例18包含实例17的标的物，其进一步包含当INL被确定时，将INL与对应于第一时间的第一特性相关联地存储于存储装置中，第一特性对应于周期性信号的频率、周期性信号的振幅、第一时间处的温度或第一时间处的噪声量中的至少一者。
实例19包含实例18的标的物，其进一步包含：在第一时间之后的第二时间处通过基于第一特性与对应于第二时间的第二特性之间的匹配而从ADC的输出移除对应于所存储INL的值来减小ADC的输出的INL。
实例20是一种包括指令的有形计算机可读存储媒体，所述指令在被执行时致使处理器至少接收模/数转换器(ADC)的输出，所述输出对应发射到ADC的周期性信号。实例20进一步包含用以确定对应于输出的谐波属性的指令。实例20进一步包含用以基于周期性信号的特性及谐波属性中的至少一者而确定ADC的INL的指令。
注意，本专利主张2017年3月20日提出申请的序列号为201741009531的印度专利申请案的优先权，且所述申请案特此以其全文引用方式并入。
尽管本文中已揭示了特定实例性方法、设备及制品，但本专利的涵盖范围并不限于此。相反，本专利涵盖完全在本专利的权利要求书内的所有方法、设备及制品。

Claims (20)

1.一种设备，其包括：
信号接口，其用以接收模/数转换器ADC的输出，所述输出对应于发射到所述ADC的周期性信号；
信号变压器，其用以确定对应于所述输出的谐波属性；及
积分非线性INL项计算器，其用以基于所述周期性信号的特性及所述谐波属性而确定所述ADC的INL。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述INL对应于所述ADC的所述输出的非所要特性。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号变压器将用以通过使用傅里叶变换将所述ADC的所述输出变换成频域以识别所述输出的频谱来确定对应于所述输出的所述谐波属性，所述谐波属性对应于所述频谱。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述INL项计算器基于谐波相位而确定所述INL以校正傅里叶变换相位畸变。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述INL项计算器使用切比雪夫多项式来确定所述INL。
6.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含信号产生器，所述信号产生器将用以：
启用输入到所述ADC中的所述周期性信号；及
在所述INL被确定之后，停用输入到所述ADC中的所述周期性信号。
7.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含用以存储所述INL的存储装置。
8.根据权利要求7所述的设备，其中当所述INL被确定时，所述INL项计算器将所述INL与对应于第一时间的第一特性相关联地存储于所述存储装置中，所述第一特性对应于所述周期性信号的频率、所述周期性信号的振幅、所述第一时间处的温度或所述第一时间处的噪声量中的至少一者。
9.根据权利要求8所述的设备，其进一步包含INL校正施加器，所述INL校正施加器用以在所述第一时间之后的第二时间处，通过基于所述第一特性与对应于所述第二时间的第二特性之间的匹配而从所述ADC的所述输出移除对应于所述所存储INL的值，来减小所述ADC的所述输出中的所述INL。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号接口将输出包含所述INL的报告。
11.一种方法，其包括：
接收模/数转换器ADC的输出，所述输出对应于发射到所述ADC的周期性信号；
确定对应于所述输出的谐波属性；及
基于所述周期性信号的特性及所述谐波属性而确定所述ADC的INL。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述INL对应于所述ADC的所述输出中的非所要特性。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述确定对应于所述输出的所述谐波属性包含使用傅里叶变换将所述ADC的所述输出变换成频域以识别所述输出的频谱，所述谐波属性对应于所述频谱。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包含基于谐波相位而确定所述INL以校正傅里叶变换相位畸变。
15.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含使用切比雪夫多项式来确定所述INL。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含：
启用输入到所述ADC中的所述周期性信号；及
在所述INL被确定之后，停用输入到所述ADC中的所述周期性信号。
17.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含将所述INL存储于存储装置中。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包含当所述INL被确定时，将所述INL与对应于第一时间的第一特性相关联地存储于所述存储装置中，所述第一特性对应于所述周期性信号的频率、所述周期性信号的振幅、所述第一时间处的温度或所述第一时间处的噪声量中的至少一者。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含在所述第一时间之后的第二时间处，通过基于所述第一特性与对应于所述第二时间的第二特性之间的匹配而从所述ADC的所述输出移除对应于所述所存储INL的值来减小所述ADC的所述输出中的所述INL。
20.一种包括指令的有形计算机可读存储媒体，所述指令在被执行时致使处理器至少：
接收模/数转换器ADC的输出，所述输出对应于发射到所述ADC的周期性信号；
确定对应于所述输出的谐波属性；及
基于所述周期性信号的特性及所述谐波属性中的至少一者而确定所述ADC的INL。
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