CN111211785A

CN111211785A - 应用在数字模拟转换器的校正方法及相关的电路

Info

Publication number: CN111211785A
Application number: CN201811399151.3A
Authority: CN
Inventors: 黄必青; 陈昱璋
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: CN111211785B

Abstract

本发明公开一种应用在一数字模拟转换器的校正方法及相关的电路，该校正方法包含有以下步骤：产生一第一数字输入信号至该数字模拟转换器，以产生一第一模拟信号；使用一模拟数字转换器以根据该第一模拟信号来产生一第一数字输出信号；产生一第二数字输入信号至该数字模拟转换器，以产生一第二模拟信号；对该第二模拟信号进行极性转换以产生一转换后信号；使用该模拟数字转换器以根据该转换后信号来产生一第二数字输出信号；以及根据该第一、第二数字输出信号以产生一数字校正信号，以控制一校正电路来产生一模拟校正信号或是判断补偿直流偏移的极性方向。

Description

应用在数字模拟转换器的校正方法及相关的电路

技术领域

本发明涉及数字模拟转换器，特别涉及一种数字模拟转换器的校正方法与相关的电路。

背景技术

在通信系统中，数字模拟转换器在非理想效应的影响下会具有直流偏移成分，而使得所输出的模拟信号有直流偏差并影响到信号的传输品质。为了消除数字模拟转换器的直流偏移成分，传统上也提出了一些改善方法，在中国专利公开号TW200533085中，提出了一种使用两点内插方式来校正数字模拟转换器的直流偏移的方法，然而，此方法是在数字模拟转换器的数字输入端进行补偿，因此会影响到数字模拟转换器的输入信号范围。另外，中国专利公告号TWI355829提到了另一种模拟式直流偏移校正方法，然而，此方法在操作上会使得模拟数字转换器的直流偏移被反应在数字模拟转换器的校正上，而使得校正结果有误差存在。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种数字模拟转换器的校正电路与校正方法，其可以避免影响到数字模拟转换器的输入信号范围，且也可以避免模拟数字转换器的直流偏移影响到数字模拟转换器的直流偏移校正，以解决现有技术中所述的问题。

在本发明的一个实施例中，公开了一种应用在一数字模拟转换器的校正方法，其包含有以下步骤：产生一第一数字输入信号至该数字模拟转换器，以产生一第一模拟信号；使用一模拟数字转换器以根据该第一模拟信号来产生一第一数字输出信号；产生一第二数字输入信号至该数字模拟转换器，以产生一第二模拟信号；对该第二模拟信号进行极性转换以产生一转换后信号；使用该模拟数字转换器以根据该转换后信号来产生一第二数字输出信号；以及根据该第一数字输出信号以及该第二数字输出信号以产生一数字校正信号，以控制一校正电路来产生一模拟校正信号或是判断补偿直流偏移的极性方向。

在本发明的另一个实施例中，公开了一种应用在一数字模拟转换器的电路，其包含有一控制电路、一极性转换电路、一模拟数字转换器以及一校正电路。在该电路的操作中，该控制电路用以产生一第一数字输入信号以及一第二数字输入信号至该数字模拟转换器，以分别产生一第一模拟信号以及一第二模拟信号；该极性转换电路用以将该第二模拟信号进行极性转换以产生一转换后信号；该模拟数字转换器用以根据该第一模拟信号以产生一第一数字输出信号，并根据该转换后信号产生一第二数字输出信号；以及该校正电路用以根据该第一数字输出信号以及该第二数字输出信号以产生一数字校正信号，以控制一校正电路来产生一模拟校正信号或是判断补偿直流偏移的极性方向。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的用以校正一数字模拟转换器的电路的示意图。

图2为根据本发明一实施例的一种应用在一数字模拟转换器的校正方法的流程图。

图3为根据本发明一实施例的用以校正一数字模拟转换器的电路的示意图。

图4示出了根据本发明一实施例的控制电路的示意图。

图5为图3、图4中部分信号的时序图。

符号说明

100、300 电路

110、310 数字模拟转换器

120、320 极性转换电路

130、330 模拟数字转换器

140、340 控制电路

150、350 校正电路

200～212 步骤

315 转阻放大器

410 减法器

420 比较器

430 偏移量控制电路

440 信号产生电路

Din1 第一数字输入信号

Din2 第二数字输入信号

V1 第一模拟信号

V2 第二模拟信号

V_SWAP 控制信号

V2PI 转换后信号

Dout1 第一数字输出信号

Dout2 第二数字输出信号

D_OS 数字校正信号

V_OS、I_OS 模拟校正信号

I1 第一电流信号

I2 第二电流信号

D_OS_EN 致能信号

具体实施方式

图1为根据本发明一实施例的用以校正一数字模拟转换器110的电路100的示意图。如图1所示，电路100包含了一极性转换电路120、一模拟数字转换器130、一控制电路140以及一校正电路150。在本实例中，数字模拟转换器110以及电路100设置在一通信装置中的一发射器(transmitter)中或是一收发器(transceiver)中。

在图1所示的架构中，电路100用来在一特定时段(例如该通信装置开机时)对数字模拟转换器110进行校正，以补偿数字模拟转换器110的直流偏移。而在校正结束之后，电路100的功能便可以关闭，且数字模拟转换器110的输出可直接供通信装置内的其他元件使用。

在电路100的操作中，首先，控制电路140产生一第一数字输入信号Din1至数字模拟转换器110中，以产生一第一模拟信号V1，而此时控制电路140也会产生控制信号V_SWAP来关闭极性转换电路120以让第一模拟信号V1直接传送至模拟数字转换器130中；接着，模拟数字转换器130对第一模拟信号V1进行模拟数字转换操作以产生一第一数字输出信号Dout1至控制电路140。在本实施例中，第一数字输入信号Din1可以是数字模拟转换器110的一数字输入码范围的一中间值加上一数字偏移值，具体来说，假设数字模拟转换器110的输出电压范围为-1V～1V，则该数字输入码范围的该中间值所对应到的输出电压可以是输出电压范围的中间值(亦即0V)，而该数字偏移可以对应到任意适合的输出电压。在本实例中，第一模拟信号V1可以表示为：V1＝A+ΔA+OS_DAC，其中A为该数字输入码范围的该中间值所对应到的电压，ΔA为该数字偏移值所对应到的电压，且OS_DAC为位模拟转换器110的直流偏移；模拟数字转换器130所接收到的第一模拟信号V1加上本身的直流偏移OS_ADC可以表示如下：X1＝A+ΔA+OS_DAC+OS_ADC，而第一数字输出信号Dout1即为X1的数字数据。

接着，控制电路140产生一第二数字输入信号Din2至数字模拟转换器110中，以产生一第二模拟信号V2，而此时控制电路140会产生控制信号V_SWAP来开启极性转换电路120以让第二模拟信号V2进行极性转换(例如，以中间值0V为基准进行翻转)以产生一转换后信号V2PI至模拟数字转换器130中；接着，模拟数字转换器130对转换后信号V2PI进行模拟数字转换操作以产生一第二数字输出信号Dout2至控制电路140。在本实施例中，第二数字输入信号Din2可以是数字模拟转换器110的该数字输入码范围的该中间值减去该数字偏移值，在本实例中，第二模拟信号V2可以表示为：

V1＝A-ΔA+OS_DAC；转换后信号V2PI可以表示为：V2PI＝A+ΔA-OS_DAC(在本实施例中，以A为基准进行极性转换)；模拟数字转换器130所接收到的转换后信号V2PI加上本身的直流偏移OS_ADC可以表示如下：

X2＝A+ΔA-OS_DAC+OS_ADC，而第二数字输出信号Dout2即为X2的数字数据。

接着，控制电路140将第一数字输出信号Dout1以及第二数字输出信号Dout2相减后便只剩下OS_DAC的信息，而模拟数字转换器130本身的直流偏移OS_ADC便可完全被移除。因此，控制电路140便可以根据所得到的数字模拟转换器110的直流偏移OS_DAC来计算或查表以判断数字模拟转换器110所需校正的大小或补偿的极性方向，并据以产生一数字校正信号D_OS，以供校正电路150产生一模拟校正信号V_OS至数字模拟转换器110的输出端进行补偿。

如上所述，通过以上实施例的操作，数字模拟转换器110的直流偏移校正可以不受到模拟数字转换器130的直流偏移的影响，再加上校正电路150是在数字模拟转换器110的模拟输出端进行补偿，因此也可以避免影响到数字模拟转换器110的输入信号范围。

需注意的是，上述实施例所述的产生第一数字输出信号Dout1以及第二数字输出信号Dout2的时间点是可以互换的，亦即控制电路140可以先产生第二数字输入信号Din2以供产生第二数字输出信号Dout2之后，再产生第一数字输入信号Din1以供产生第一数字输出信号Dout1。在另一实施例中，在产生第一数字输出信号Dout1的过程中，控制电路140可以产生控制信号V_SWAP以开启极性转换电路120，而在产生第二数字输出信号Dout1的过程中控制电路140可以产生控制信号V_SWAP以关闭极性转换电路120。只要所产生的第一数字输出信号Dout1以及第二数字输出信号Dout2可以通过相减而消除模拟数字转换器130的直流偏移，上述实施变化均应隶属于本发明的范围。

图2为根据本发明一实施例的一种应用在一数字模拟转换器的校正方法的流程图。参考以上实施例所述的内容，校正方法的流程如下所述。

步骤200：流程开始。

步骤202：产生第一数字输入信号至数字模拟转换器，以产生第一模拟信号。

步骤204：对第一模拟信号进行模拟数字转换操作以产生第一数字输出信号。

步骤206：产生第二数字输入信号至数字模拟转换器，以产生第二模拟信号。

步骤208：对第二模拟信号进行极性转换以产生转换后信号。

步骤210：对转换后信号进行模拟数字转换操作以产生第二数字输出信号。

步骤212：根据第一数字输出信号以及第二数字输出信号的差值以产生模拟校正信号至数字模拟转换器的输出端，以校正数字模拟转换器的直流偏移。

图3为根据本发明一实施例的用以校正一数字模拟转换器310的电路300的示意图。如图3所示，电路300包含了一转阻放大器(transimpedance amplifier)315、一极性转换电路320、一模拟数字转换器330、一控制电路340以及一校正电路350。在本实例中，数字模拟转换器310以及电路300设置在一通信装置中的一发射器中或是一收发器中。图4示出了根据本发明一实施例的控制电路340的示意图。如图4所示，控制电路340包含了一减法器410、一比较器420、一偏移量控制电路430以及一信号产生电路440。

在图3所示的架构中，电路300用来在一特定时段(例如该通信装置开机时)对数字模拟转换器310进行校正，以补偿数字模拟转换器310的直流偏移。而在校正结束之后，电路300的功能便可以关闭，且数字模拟转换器310的输出可直接供通信装置内的其他元件使用。

电路300的操作与图1所示的电路100类似，其主要差异是控制电路340在计算出第一数字输出信号Dout1以及第二数字输出信号Dout2的差值后，仅调整数字校正信号D_OS的一个位元以产生对应的模拟校正信号I_OS来校正数字模拟转换器310的直流偏移。亦即，控制电路340会多次计算出第一数字输出信号Dout1以及第二数字输出信号Dout2的差值后，依序调整数字校正信号D_OS的其余位元，以使得校正电路350所产生的模拟校正信号I_OS逼近理想值。

关于电路300的操作，同时参考图3～图5，其中图5示出了相关信号的时序图。首先，控制电路340内的信号产生电路440产生一第一数字输入信号Din1至数字模拟转换器310中，以产生一第一电流信号I1至转阻放大器315后产生一第一模拟信号V1(电压信号)。此时信号产生电路440产生控制信号V_SWAP以关闭极性转换电路320以让第一模拟信号V1直接传送至模拟数字转换器330中；接着，模拟数字转换器330对第一模拟信号V1进行模拟数字转换操作以产生一第一数字输出信号Dout1至控制电路340。在本实施例中，第一数字输入信号Din1以及第一数字输出信号Dout1的范例可参考图1的实施例。

接着，信号产生电路440产生一第二数字输入信号Din2至数字模拟转换器310中，以产生一第二电流信号I2至转阻放大器315后产生一第二模拟信号V2(电压信号)。此时信号产生电路440会产生控制信号V_SWAP以开启极性转换电路320以让第二模拟信号V2进行极性转换以产生一转换后信号V2PI至模拟数字转换器330中；接着，模拟数字转换器330对转换后信号V2PI进行模拟数字转换操作以产生一第二数字输出信号Dout2至控制电路340。在本实施例中，第二数字输入信号Din2以及第二数字输出信号Dout2的范例可参考图1的实施例。

接着，控制电路340内的减法器将第一数字输出信号Dout1以及第二数字输出信号Dout2相减后，产生一差值信号至比较器420以与一参考电压(本实施例中为0)进行比较，以产生一比较信号至偏移量控制电路430以产生数字校正信号D_OS<5：0>的第一个位元(例如，最重要位元(most significant bit，MSB))(在本实施例中，是假设校正信号为6位元的数字信号)，其中比较信号可以反映出数字模拟转换器310的直流偏移的极性/方向。此时，信号产生电路440也会产生致能信号D_OS_EN<5>至校正电路350，以控制校正电路350来根据数字校正信号D_OS<5>来产生模拟校正信号I_OS至数字模拟转换器110的输出端进行补偿。在本实施例中，模拟校正信号I_OS为一电流，其通过直接连接至数字模拟转换器310的输出端以调整数字模拟转换器310的输出电流。

接着，电路100重复上述步骤，以依序产生数字校正信号D_OS的其他位元D_OS<4>D_OS<0>，并依序产生致能信号D_OS_EN<4>～D_OS_EN<0>至校正电路350，以使得校正电路350可以根据数字校正信号D_OS的其他位元D_OS<4>D_OS<0>来依序更新模拟校正信号I_OS的电流值。

图3的电路300可以让模拟校正信号I_OS以连续逼近的方式接近理想值，因此可以避免数字模拟转换器310以及模拟数字转换器330的特性不匹配的问题。

在有关于图3～图5的另一个实施例中，若是在直流偏移补偿的过程中提前达到标准，例如在产生数字校正信号D_OS<3>之后直流偏移量便已符合标准，则接下来的致能信号D_OS_EN<2>～D_OS_EN<0>便会关闭，而不再需要继续产生剩余的校正位元。

简要归纳本发明，在本发明的应用于数字模拟转换器的校正电路与校正方法，通过特定数字输入信号以及极性转换操作，可以消除校正过程中模拟数字转换器的直流偏移的影响，而使得数字模拟转换器的直流偏移校正可以更准确。此外，本实施例是直接对数字模拟转换器的模拟输出端进行直流偏移校正，因此也可以避免影响到数字模拟转换器的输入信号范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种应用在一数字模拟转换器的校正方法，包含有：

步骤(a)产生一第一数字输入信号至该数字模拟转换器，以产生一第一模拟信号；

步骤(b)使用一模拟数字转换器以根据该第一模拟信号来产生一第一数字输出信号；

步骤(c)产生一第二数字输入信号至该数字模拟转换器，以产生一第二模拟信号；

步骤(d)对该第二模拟信号进行极性转换以产生一转换后信号；

步骤(e)使用该模拟数字转换器以根据该转换后信号来产生一第二数字输出信号；以及

步骤(f)根据该第一数字输出信号以及该第二数字输出信号以产生一数字校正信号，以控制一校正电路来产生一模拟校正信号或是判断补偿直流偏移的极性方向。

2.如权利要求1所述的校正方法，其中该数字校正信号用以控制该校正电路来产生该模拟校正信号以校正该数字模拟转换器的一输出。

3.如权利要求2所述的校正方法，其中该模拟校正信号为一电流信号，且该模拟校正信号用来校正该数字模拟转换器的一直流偏移。

4.如权利要求2所述的校正方法，其中该第一数字输入信号为该数字模拟转换器的一数字输入码范围的一中间值加上一数字偏移值，且该第二数字输入信号为该中间值减去一数字偏移值。

5.如权利要求2所述的校正方法，其中该第一数字输入信号为该数字模拟转换器的一数字输入码范围的一中间值减去一数字偏移值，且该第二数字输入信号为该中间值加上一数字偏移值。

6.如权利要求2所述的校正方法，其中步骤(f)包含有：

根据该第一数字输出信号以及该第二数字输出信号的差值，以产生该数字校正信号至该校正电路，以供产生该模拟校正信号以校正该数字模拟转换器的该输出。

7.如权利要求6所述的校正方法，其中该步骤(f)包含有：

步骤(g)根据该第一数字输出信号以及该第二数字输出信号的差值，以产生该数字校正信号的一个位元；以及

步骤(h)根据该数字校正信号以产生该模拟校正信号至该数字模拟转换器的一输出端。

8.如权利要求7所述的校正方法，还包含有：

重复步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(g)以产生出该数字校正信号的其他位元。

9.如权利要求1所述的校正方法，其中步骤(a)、(b)的时间点是在步骤(c)、(d)、(e)之前；或是步骤(a)、(b)的时间点是在步骤(c)、(d)、(e)之后。

10.一种应用在一数字模拟转换器的电路，包含有：

一控制电路，用以产生一第一数字输入信号以及一第二数字输入信号至该数字模拟转换器，以分别产生一第一模拟信号以及一第二模拟信号；

一极性转换电路，耦接于该控制电路，用以将该第二模拟信号进行极性转换以产生一转换后信号；

一模拟数字转换器，耦接于该极性转换电路以及该控制电路，用以根据该第一模拟信号以产生一第一数字输出信号，并根据该转换后信号产生一第二数字输出信号；

一控制电路，耦接于该模拟数字转换器，用以根据该第一数字输出信号以及该第二数字输出信号以产生一数字校正信号或是判断补偿直流偏移的极性方向；以及

一校正电路，耦接于该模拟数字转换器，用以根据该数字校正信号以产生一模拟校正信号。