DE102017129062A1

DE102017129062A1 - Analog/Digital-Umsetzer mit Hintergrundkalibrierungstechniken

Info

Publication number: DE102017129062A1
Application number: DE102017129062.1A
Authority: DE
Inventors: Hongxing Li; Michael Mueck; Michael C. W. Coln
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: CN108173546B; CN108173546A; US9912343B1; DE102017129062B4

Abstract

Diverse Techniken, die eine Fähigkeit bereitstellen können, einen ADC-Linearitätsfehler, z. B. aufgrund einer Drift einer Kondensatorfehlabstimmung oder einer Drift eines anderen Parameters, während des Normalbetriebs des ADC, bei dem fortlaufend Analog/Digital-Umsetzungen stattfinden, im Hintergrund zu kalibrieren. Ein Verfahren kann das Gruppieren von Kondensatoren eines ADC in mehrere Cluster und das Kalibrieren unter einem beliebigen Signalzustand enthalten. Um schnell zu dem Kalibrierungsergebnis zu konvergieren, kann dasselbe beliebige Signal zweimal umgesetzt werden, und der in Kalibrierung befindliche Kondensator bzw. die in Kalibrierung befindlichen Kondensatoren können nach der ersten Umsetzung moduliert werden. Die Differenz zwischen den Ergebnissen der ersten und der zweiten Umsetzung kann die Fehlerinformationen enthalten, die zur Kalibrierung verwendet werden können, und die Signalkomponente kann durch diesen Prozess entfernt werden. Diese Techniken können eine verbesserte Linearität auf der 20-Bit-Stufe und höher bereitstellen.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Analog/Digital-Umsetzer-Schaltungen und -Systeme.
HINTERGRUND
Elektronische Systeme können Analog/Digital-Umsetzer (A/D-Umsetzer) (ADC) enthalten. Das Umsetzen von analogen Signalen in digitale Größen ermöglicht Prozessoren in elektronischen Systemen, Signalverarbeitungsfunktionen für die Systeme durchzuführen. Die Leistungsfähigkeit von ADC-Schaltungen kann von Umgebungsbedingungen wie etwa der Temperatur und von Schwankungen, die während der Herstellung auftreten können, abhängen. Eine ADC-Schaltung mit höherer Genauigkeit (bei der z. B. die Anzahl der Bits der ADC-Schaltungen zwölf oder größer ist) kann während ihrer Lebensdauer mehrere Male eine Kalibrierung benötigen, um Bitgewichtfehler zu vermeiden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Notwendigkeit für eine verbesserte Kalibrierung von ADC erkannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Dieses Dokument bezieht sich im Allgemeinen auf Analog/Digital-Umsetzerschaltungen (ADC-Schaltungen) und insbesondere auf die Kalibrierung von ADC-Schaltungen.
In einigen Aspekten ist diese Offenbarung auf ein Verfahren des Durchführens einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem gerichtet, das mehrere Kondensatoren enthält. Das Verfahren umfasst das Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren; das Gruppieren der mehreren Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren; das Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und das Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits; das Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder aus dem zweiten Cluster und das Anlegen einer ersten Referenzspannung und das Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten oder des zweiten Clusters und das Anlegen einer zweiten Referenzspannung, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist; das Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; das Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und das Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; das Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kondensatorkombination, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und das Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
In einigen Aspekten ist diese Offenbarung auf ein Verfahren des Durchführens einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem gerichtet, das einen kapazitiven Digital/Analog-Umsetzer mit einer ersten Mehrzahl von Kondensatoren und eine Kondensatorbank mit einer zweiten Mehrzahl von Kondensatoren enthält. Das Verfahren umfasst das Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der ersten Mehrzahl von Kondensatoren; das Gruppieren der ersten Mehrzahl von Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren; das Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht, um eine erste Referenzspannung zu empfangen, und das Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist; das Auswählen einer ersten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatorbank mit dem ersten Nenngewicht und das Anlegen einer zweiten Referenzspannung; das Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; das Anlegen der zweiten Referenzspannung an die erste Kondensatorkombination und das Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte erste Gruppe von Kondensatoren der Kondensatorbank, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; das Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kondensatorkombination, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und das Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
In einigen Aspekten ist diese Offenbarung auf ein System zum Durchführen einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem gerichtet, das einen kapazitiven Digital/Analog-Umsetzer mit einer ersten Mehrzahl von Kondensatoren und eine Kondensatorbank mit einer zweiten Mehrzahl von Kondensatoren enthält. Das System umfasst Mittel zum Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren; Mittel zum Gruppieren der mehreren Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren; Mittel zum Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und zum Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits; Mittel zum Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder aus dem zweiten Cluster und zum Anlegen einer ersten Referenzspannung und zum Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten Clusters oder des zweiten Clusters und zum Anlegen einer zweiten Referenzspannung, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist; Mittel zum Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; Mittel zum Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und zum Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Mittel zum Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kondensatorkombination, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und Mittel zum Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
Dieser Überblick ist dafür gedacht, einen Überblick über den Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung bereitzustellen. Er ist nicht dafür gedacht, eine ausschließliche oder erschöpfende Erklärung der Erfindung bereitzustellen. Die genaue Beschreibung ist enthalten, um weitere Informationen über die vorliegende Patentanmeldung bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine Fehlerquelle abbildet, die einem Eingangssignal einen Fehler hinzufügt.
2 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels einer ADC-Schaltung mit einem N-Bit-Register zur schrittweisen Näherung (SAR), die diverse Techniken dieser Offenbarung implementieren kann.
4 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet.
5 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet.
6 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine weitere beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet.
7 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet.
8 ist ein Ablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren der Hintergrundkalibrierung in einem Analog/Digital-Umsetzersystem abbildet.
9 ist ein Ablaufplan, der ein weiteres beispielhaftes Verfahren der Hintergrundkalibrierung in einem Analog/Digital-Umsetzersystem abbildet.

In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind, können gleiche Bezugszeichen gleichartige Komponenten in verschiedenen Ansichten beschreiben. Gleiche Bezugszeichen mit verschiedenen Buchstabenanhängen können verschiedene Instanzen gleichartiger Komponenten darstellen. Die Zeichnungen veranschaulichen im Allgemeinen beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, diverse Ausführungsformen, die im vorliegenden Dokument diskutiert werden.
GENAUE BESCHREIBUNG
Wie hier zuvor erklärt ist, können ADC mit höherer Genauigkeit eine wiederholte Kalibrierung benötigen. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten der ADC-Kalibrierung: Vordergrundkalibrierung und Hintergrundkalibrierung. Vordergrundkalibrierungen werden üblicherweise bei der Fabrikprüfung oder beim Chipstart oder zu beliebigen anderen, gewählten Zeitschlitzen, die speziell der ADC-Kalibrierung zugeordnet sind, durchgeführt. In einem Beispiel für eine Vordergrundkalibrierung wird ein genaues Sinuswellensignal in den ADC-Eingang zugeführt, und alle zugeordneten ADC-Bitgewichte werden unter Verwendung des genauen Sinuswellensignals kalibriert. In einem anderen Beispiel werden die unteren Bits des ADC als eine Referenz verwendet, um die Bitgewichte der werthöchsten Bits (MSB) des ADC zu messen und zu kalibrieren. Der Nachteil der Vordergrundkalibrierung ist, dass sie die Chipversorgung und Temperaturänderungen nicht nachverfolgt, wenn sie lediglich in der Fabrik durchgeführt wird. Außerdem kann sie zusätzliche Herstellungsprüfkosten beinhalten, und es kann notwendig sein, den Betrieb des ADC zu unterbrechen, um die Kalibrierung während der Verwendung im Feld durchzuführen.
Im Vergleich dazu arbeitet die Hintergrundkalibrierung im Hintergrund und kann für den Normalbetrieb des ADC transparent sein, während dessen laufend Analog/Digital-Signalumsetzungen stattfinden. Außerdem kann sie die Wirkungen der Versorgung und der Temperatur auf die Bitgewichte des ADC nachverfolgen, weil die Hintergrundkalibrierung im Hintergrund des Normalbetriebs arbeitet.
Ein Ansatz einer Hintergrundkalibrierung ist, einen oder mehrere redundante ADC-Kanäle zu verwenden. Einer der ADC-Kanäle wird während des Normalbetriebs verwendet, während mindestens einer der nicht verwendeten ADC-Kanäle kalibriert wird. Der verwendete ADC kann gegen den ADC, der kalibriert wurde, ausgetauscht werden, und die ADC-Kanäle können fortgesetzt ausgetauscht werden, bis alle ADC-Kanäle kalibriert sind. Der Nachteil der meisten derartigen Hintergrundkalibrierungsverfahren kann eine hohe Komplexität der analogen/digitalen Schaltung und/oder eine lange Konvergenzzeit enthalten.
Die Temperaturdrift des Kondensatorspannungskoeffizienten und die Versatzdrift können ebenfalls im Hintergrund kalibriert werden, indem die Chip-Temperatur überwacht und dementsprechend eine Korrektur angewendet wird. Obwohl eine systematische Drift aufgrund einer Temperaturänderung z. B. unter Verwendung einer Temperaturüberwachungseinrichtung auf dem Chip im Feld korrigiert werden kann, können Kondensatoren durch Belastung, Temperaturänderung und andere unbekannte Faktoren erheblich beeinflusst werden.
Diese Offenbarung beschreibt diverse Techniken, die eine Fähigkeit bereitstellen können, einen Linearitätsfehler eines SAR-ADC z. B. aufgrund einer Drift einer Kondensatorfehlabstimmung und einer Drift eines anderen Parameters, einschließlich während des Normalbetriebs des ADC, bei dem laufend Analog/Digital-Signalumsetzungen stattfinden, im Hintergrund zu kalibrieren. In Übereinstimmung mit diversen Techniken dieser Offenbarung können die Kondensatoren eines ADC in mehrere Cluster gruppiert und unter einem beliebigen Signalzustand kalibriert werden. Um schnell zu dem Kalibrierungsergebnis zu konvergieren, kann derselbe Abtastwert des beliebigen Signals zweimal umgesetzt werden, und der(die) in Kalibrierung befindliche(n) Kondensator(en) kann (können) nach der ersten Umsetzung moduliert werden. Die Differenz zwischen den Ergebnissen der ersten und der zweiten Umsetzung kann die Fehlerinformationen enthalten, die zur Kalibrierung verwendet werden können, und die Signalkomponente kann durch diesen Prozess entfernt werden. Diese Techniken können eine verbesserte Linearität auf der 20-Bit-Stufe und höher bereitstellen.
1 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine Fehlerquelle abbildet, die einem Eingangssignal einen Fehler hinzufügt. In einer Analog/Digital-Umsetzerschaltung (ADC-Schaltung) 100 kann eine Fehlerquelle E1, z. B. eine Kondensatorfehlabstimmung, einen Fehler 102 erzeugen, der mit einem Eingangssignal 104 zusammengemischt ist. Ohne weitere Verarbeitung kann der Fehler 102 nicht vom Ausgangssignal 106 unterschieden werden, und somit ist es nicht möglich zu bestimmen, wieviel Fehler hinzugefügt wurde.
Unter Verwendung diverser Techniken dieser Offenbarung kann der Fehler moduliert und dem Eingangssignal hinzugefügt werden. Das Ausgangssignal 106 kann den modulierten Fehler enthalten, der mit dem Eingangssignal gemischt ist. Um eine Schätzung des Fehlers zu entnehmen, kann der modulierte Fehler, der mit dem Eingangssignal gemischt ist, demoduliert werden.
2 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet. Ein Modulationsbit 108, z. B. ein Zufallsbit, kann zusammen mit dem Fehler von der Fehlerquelle E1 an eine erste Mischeinrichtungsschaltung 110, z. B. einen Modulator, des ADC 100 angelegt werden. Die Mischeinrichtung 110 kann den modulierten Fehler 112 ausgeben, der an der Addierschaltung 114 dem Eingangssignal hinzugefügt werden kann. Das Ausgangssignal 106 bei kann den modulierten Fehler 112 enthalten, der mit dem Eingangssignal 104 gemischt ist.
Das Ausgangssignal 106, das den mit dem Eingangssignal 104 gemischten, modulierten Fehler 112 enthalten kann, kann an eine zweite Mischeinrichtungsschaltung 118, z. B. einen Demodulator, angelegt werden. Dasselbe Bit 108, z. B. ein Zufalls- oder Pseudozufallsbit, das auf die erste Mischeinrichtung 110 angewendet wird, kann auf die zweite Mischeinrichtung 118 angewendet werden. Der Ausgang 120 der zweiten Mischeinrichtung 118 kann den Fehler 102 und das Eingangssignal 104 enthalten, die durch die zweite Mischeinrichtung 118 moduliert sind.
In der Beispielkonfiguration in 2 kann eine Filterschaltung 122, z. B. ein Integrator, enthalten sein und verwendet werden, um die Signalkomponente herauszufiltern und einen Schätzwert des Fehlers bereitzustellen. Am Eingang des Filters 122 ist der Fehler DC, jedoch ist das Eingangssignal durch die Modulation in ein Rauschen transformiert worden.
In dem in 2 gezeigten Beispiel kann der geschätzte Fehler E1 auf eine Addiereinrichtung 124 an der Fehlerquelle E1 angewendet und verwendet werden, um den ADC-Ausgang zu korrigieren. In anderen Beispielen (nicht gezeigt) kann der geschätzte Fehler E1 auf den ADC-Ausgang angewendet werden, um den Fehler zu korrigieren.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels für eine ADC-Schaltung mit einem N-Bit-Register zur schrittweisen Näherung (SAR-ADC-Schaltung), die diverse Techniken dieser Offenbarung implementieren kann. Die ADC-Schaltung 200 kann diverse Techniken implementieren, die oben in Bezug auf den vereinfachten ADC 100 aus 2 beschrieben sind.
Die SAR-ADC-Schaltung 200 kann eine Digital/Analog-UmsetzerSchaltung (DAC-Schaltung) 210, z. B. einen Kondensator-DAC, eine Abtastschaltung 205, die in der DAC-Schaltung 210 enthalten sein kann, eine Komparatorschaltung 215 und eine Logikschaltungsanordnung 220 enthalten. Die Schaltung 200 kann eine Fehlerentnahmeschaltung 225 enthalten, die eine Speicherschaltung 226, eine Filterschaltung 228 und eine Digitalmaschinenschaltung 230 enthalten kann. Der Filter 228 kann gleichartig wie der Filter 122 aus 2 sein. Die Schaltung 200 kann ein Register 232 enthalten. Für Korrekturen im digitalen Bereich kann die Schaltung 200 in einigen Beispielimplementierungen eine Digitalkorrekturschaltung 234 enthalten, um eine digitale Darstellung des Fehlerschätzwertes auf den digitalen Ausgang Dout anzuwenden, um den ADC-Ausgang zu korrigieren. Die Bitprüfungsentscheidungsergebnisse aus der SAR-Logik 220 können sowohl an die Digitalkorrekturschaltung 234 als auch an die Fehlerentnahmeschaltung 225 gesendet werden. Die Fehlerentnahmeschaltung 225 kann Informationen bezüglich beliebiger Kondensatorfehlabstimmungen entnehmen und kann den entnommenen Fehler für jeden Kondensator als einen Koeffizienten pro Kondensator speichern.
Wie unten genau beschrieben ist, kann die Schaltung 200 eine erste Analog/Digital-Umsetzung eines analogen Abtastwertes durchführen, um einen ersten digitalen Ausgang zu erzeugen, der an das Register 232 gesendet wird, und nach einem „Tausch“ der Kondensatoren kann die Schaltung 200 eine zweite Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes durchführen, um einen zweiten digitalen Ausgang zu erzeugen, der durch die Addiereinrichtung 233 vom ersten digitalen Ausgang subtrahiert wird. Die Differenz zwischen den digitalen Ausgängen wird der Fehlerentnahmeschaltung 225 zugeführt, um den Fehler zu bestimmen. In einigen Beispielen kann die Digitalmaschine 230 der Fehlerentnahmeschaltung 225 einen Filter, z. B. den Filter 228, auf die bestimmten Differenzen anwenden, um den Fehlerschätzwert zu verfeinern. Als ein Beispiel kann der Filter einen Integrator enthalten. In einem Beispiel kann der Filter ein digitaler Filter sein. In einigen Beispielen kann die Digitalmaschine 230 eine Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des Fehlers und den Kondensatorkombinationen, die im Tausch verwendet wurden, in einer Datenstruktur in einer Speichereinrichtung, z. B. dem Speicher 226, speichern. Der Koeffizient jedes einzelnen Kondensators kann auf der Basis dieser Informationen entnommen und aktualisiert werden.
Für Korrekturen im analogen Bereich kann die Schaltung 200 in einigen Beispielimplementierungen eine Kalibrierungs-DAC-Schaltung 236 und eine Akkumulatorschaltung 238 enthalten, um ein Analogsignal 224, das den Fehlerschätzwert darstellt, auf den DAC 210 anzuwenden. In Implementierungen des analogen Bereichs kann der Ausgang Dout der SAR-Logikschaltung 220 außerdem mit dem Register 232 verbunden sein. Auf der Basis der Bitprüfungsergebnisse kann der Akkumulator 238 den gesamten Kondensatorfehlabstimmungsfehler akkumulieren, z. B. durch Akkumulieren der Kondensatorkoeffizienten. Der Kalibrierungs-DAC kann dazu beitragen, einen partiellen Anteil des akkumulierten Fehlers auf den DAC 210 zu laden.
In einigen Beispielimplementierungen können die Digitalkorrekturschaltung 234, die Kalibrierungs-DAC-Schaltung 236 und die Akkumulatorschaltung 238 zusammen verwendet werden.
Die DAC-Schaltung 210 kann mindestens N gewichtete Schaltungskomponenten enthalten, in denen etwa das Gewicht (z. B. der Kapazitätswert) einer bestimmten, gewichteten Schaltungskomponente relativ zu jenem einer oder mehrerer anderer gewichteter Schaltungskomponenten spezifiziert sein kann, wobei N eine positive Ganzzahl ist. In bestimmten Beispielen ist N gleich sechzehn, und die gewichteten Schaltungskomponenten enthalten sechzehn Kondensatoren (wobei die sechzehn Kondensatoren z. B. verschiedene Vielfache eines spezifizierten Einheitskondensators enthalten, um die Gewichtung relativ zueinander zu erhalten). Die Abtastschaltung 205 kann eine Eingangsspannung an einem Eingang in die ADC-Schaltung abtasten und kann unter Verwendung der gewichteten Schaltungskomponenten eine abgetastete Spannung zum Vergleich mit einer anderen Spannung halten.
Eine Ausgangsspannung der DAC-Schaltung 210 (Vdaco) kann mit der abgetasteten und gehaltenen Spannung verglichen werden, etwa unter Verwendung einer Komparatorschaltung 215. Die Bitwerte der DAC-Schaltung 210 können eingestellt werden, etwa auf der Basis des Ausgangs der Komparatorschaltung 215. In einem Beispiel kann die Umsetzung beginnen, wobei der DAC auf die Skalenmitte eingestellt ist. Der Komparator 215 kann bestimmen, ob der DAC-Ausgang größer oder kleiner als die abgetastete Eingangsspannung ist, und das Vergleichsergebnis kann als eine Eins oder eine Null für dieses Bit des DAC gespeichert werden. Der Vergleich fährt daraufhin zum nächsten Bitwert fort, bis alle Bits des digitalen Wertes bestimmt sind. Eine Iteration des Änderns des DAC-Ausgangs und des Vergleichens der Spannung mit der Eingangsspannung kann als eine Bitprüfung oder eine Bitbestimmung bezeichnet werden.
Die SAR-Logikschaltungsanordnung 220 kann den ADC-Betrieb steuern, etwa während der Bitprüfungen (ein Ladungsabgleichen einer Referenzladung, die auf den Bitprüfungskondensatoren gespeichert ist, mit der abgetasteten Ladung, die auf den Abtastkondensatoren gespeichert ist). Die SAR-Logikschaltungsanordnung 220 löst eine Abtastung der Eingangsspannung aus, löst die erste Umsetzung der abgetasteten Eingangsspannung in eine erste Gruppe von Bitwerten aus, etwa unter Verwendung einer ersten Gruppe von Bitprüfungen, und löst eine zweite Umsetzung der abgetasteten Eingangsspannung in eine zweite Gruppe von Bitwerten aus, etwa unter Verwendung einer zweiten Gruppe von Bitprüfungen.
Die Logikschaltungsanordnung kann eine Zustandsmaschine oder eine andere Digitalmaschine 222 enthalten, um Funktionen wie etwa das Fortführen des ADC durch verschiedene Betriebszustände durchzuführen und die beschriebenen Berechnungen durchzuführen. Wie in dem Verfahren aus 1 kann bewirkt werden, dass zumindest ein Anteil der Bitprüfungsergebnisse, die in der zweiten Umsetzung verwendet werden, von den Bitprüfungsergebnissen, die in der ersten Umsetzung verwendet werden, verschieden ist, z. B. durch Mischen, Dithering oder dergleichen, derart, dass zwischen der ersten und der zweiten Umsetzung verschiedene Komponentenwerte oder Umsetzungsvergleichskriterien verwendet werden können. Die Logikschaltungsanordnung 220 kann den endgültigen digitalen N-Bit-Wert für die abgetastete Eingangsspannung unter Verwendung der ersten Gruppe von Bitwerten und der zweiten Gruppe von Bitwerten bestimmen, und der endgültige digitale N-Bit-Wert kann am Ausgang Dout zur Verfügung gestellt werden.
Es sei erwähnt, dass, obwohl die Kalibrierungstechniken dieser Offenbarung in Bezug auf einen SAR-ADC, z. B. den SAR-ADC aus 3, beschrieben sind, die Kalibrierungstechniken nicht auf SAR-ADC eingeschränkt sind. Vielmehr können die Kalibrierungstechniken ebenfalls sowohl auf Delta-Sigma-ADC, auf ADC, die als Pipeline geschaltet sind, auf SAR-ADC, die als Pipeline geschaltet sind, als auch auf andere ADC angewendet werden. Außerdem können die Kalibrierungstechniken in einigen Implementierungen im Vordergrund durchgeführt werden.
4 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet. 4 bildet einen Abschnitt einer Kondensator-Digital/Analog-Umsetzer-Schaltungsanordnung (CDAC-Schaltungsanordnung) 300, z. B. den DAC 210 aus 3, konzeptionell ab, die mehrere Kondensatoren 302A-302S (die zusammen als „Kondensatoren 302“ bezeichnet werden) enthalten kann. In dem in 4 gezeigten Beispiel können die mehreren Kondensatoren 302 mindestens in einen ersten Cluster 304 von Kondensatoren und einen zweiten Cluster 306 von Kondensatoren gruppiert sein. Das in 4 gezeigte, spezifische Beispiel bildet einen dritten Cluster 308 von Kondensatoren ab. In anderen Beispielkonfigurationen können mehr oder weniger als drei Cluster vorhanden sein.
Die CDAC-Anordnung, z. B. die DAC-Anordnung 210 aus 3, kann eine Gruppe von Kondensatoren enthalten, die zumindest einige der MSB des digitalen Wertes darstellen, der durch mehrere Bits dargestellt ist. In einigen Beispielen kann die CDAC-Anordnung eine weitere Gruppe von Kondensatoren enthalten, die die LSB des digitalen Wertes darstellen, der durch die mehreren Bits dargestellt ist. In dem in 4 gezeigten, vereinfachten Beispiel kann der erste Cluster 304 die Kondensatoren enthalten, die die Bits B1 und B2 darstellen, der zweite Cluster 306 kann die Kondensatoren enthalten, die die Bits B3 und B4 darstellen, und der dritte Cluster 308 kann die Kondensatoren enthalten, die die Bits B5 und B6 darstellen. Das in 4 gezeigte Beispiel bildet ein thermometercodiertes Schema ab, bei dem zwei Bits (B1, B2) 3 Kondensatoren im ersten Cluster 304 steuern, zwei Bits (B3, B4) 3 Kondensatoren im zweiten Cluster 306 steuern und zwei Bits (B5, B6) 3 Kondensatoren im dritten Cluster 308 steuern.
In einigen Beispielimplementierungen kann jeder der Cluster 304, 306 und 308 eine definierte Anzahl von gleich dimensionierten Kondensatoren, z. B. Einheitskondensatoren, enthalten. In einigen Beispielen kann ein Cluster Abtastkondensatoren enthalten, die zum Abtasten verwendet werden, und/oder der Cluster kann nicht abtastende Kondensatoren, z. B. zum Anwenden von Dithering, enthalten. Zum Beispiel kann in 4 der erste Cluster 304 Abtastkondensatoren enthalten, während der zweite Cluster 306 und der dritte Cluster 308 nicht abtastende Kondensatoren enthalten können.
Nachdem die Kondensatoren im CDAC 300 in mindestens zwei Cluster, z. B. den ersten und den zweiten Cluster 304, 306, gruppiert worden sind, können diverse Kondensatoren in den jeweiligen Clustern in Kondensatorkombinationen gruppiert werden. Zum Beispiel können im ersten Cluster 304 die Kondensatoren zum Darstellen mindestens eines ersten Bits B1 in eine erste Kondensatorkombination 302A, 302B, 302C und 302D gruppiert werden, die jeweils ein erstes Nenngewicht aufweisen (der Cluster 304 bildet außerdem ein weiteres Bit B2 ab und kann mehr als ein Bit oder zwei Bits enthalten). Im zweiten Cluster 306 können die Kondensatoren zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits B3 in eine erste Kondensatorkombination 302E, 302F, 302G, 302H, 302I, 302J, 302K und 302L gruppiert werden, die jeweils ein zweites Nenngewicht aufweisen (der Cluster 306 bildet außerdem ein weiteres Bit B4 ab und kann mehr als ein Bit oder zwei Bits enthalten).
Das erste und das zweite Nenngewicht können verschieden sein, um den Unterschied der Bitgewichte des ersten und des zweiten Clusters 304, 306 wiederzugeben. In 4 ist der Unterschied des ersten und des zweiten Gewichts sowohl grafisch als auch numerisch abgebildet. Zum Beispiel ist ein Kondensator im ersten Cluster 304, z. B. der Kondensator 302A, grafisch derart abgebildet, dass er größer als ein Kondensator im zweiten Cluster 306 ist, und ein Kondensator im zweiten Cluster 306 ist grafisch derart dargestellt, dass er größer als ein Kondensator im dritten Cluster 308 ist. Außerdem ist ein Kondensator im ersten Cluster 304, z. B. der Kondensator 302A, numerisch derart abgebildet, dass er größer (Wert 16) als ein Kondensator im zweiten Cluster 306 (Wert 4) (und im dritten Cluster 308, Wert 1) ist. Diese spezifischen Zahlen dienen Erklärungszwecken und sollen nicht als einschränkend angesehen werden.
In einigen Implementierungen ist ein Kondensator im ersten Cluster 304, z. B. der Kondensator 302A, nicht tatsächlich ein größerer Kondensator als ein Kondensator im zweiten Cluster 306, z. B. der Kondensator 302E, sondern enthält stattdessen eine größere Anzahl von Kondensatoren derselben Größe, z. B. Einheitskondensatoren. Zum Beispiel kann ein Kondensator des ersten Clusters 304, z. B. der Kondensator 302A, 16 Einheitskondensatoren enthalten, und ein Kondensator des zweiten Clusters 306, z. B. der Kondensator 302E, kann 4 Einheitskondensatoren enthalten.
In einigen Beispielen können zumindest einige der Kondensatoren in einem Cluster zusätzlich zu den Kondensatoren, die für Kalibrierungszwecke verwendet werden, Bitprüfkondensatoren enthalten. Bitprüfkondensatoren sind Kondensatoren im DAC, an die eine Referenzspannung angelegt wird, um die Ladung auszugleichen, die durch die Abtastkondensatoren im DAC gespeichert ist.
Ein Analogsignal zum Abtasten kann an einen Eingang eines ADC, z. B. des SAR-ADC aus 3, angelegt werden. Daraufhin kann ein erster Abtastwert des Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren der CDAC-Anordnung aus 4, z. B. des DAC 210 aus 3, erfasst werden. Zum Beispiel kann der erste Abtastwert zumindest auf einigen der Kondensatoren im ersten Cluster 304 erfasst werden.
Wie oben erwähnt kann unter Verwendung diverser Techniken dieser Offenbarung der Fehler, z. B. eine Kondensatorfehlabstimmung in der CDAC-Anordnung 300, moduliert und dem Eingangssignal hinzugefügt werden. Daraufhin kann der modulierte Fehler, der mit dem Eingangssignal gemischt ist, demoduliert werden, um eine Schätzung des Fehlers zu entnehmen.
In einigen Beispielimplementierungen kann der Fehler moduliert werden durch Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster 304 oder dem zweiten Cluster 306 und Anlegen einer ersten Referenzspannung, z. B. einer positiven Referenzspannung, und durch Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten Clusters 304 oder des zweiten Clusters 306 und Anlegen einer zweiten Referenzspannung, z. B. einer negativen Referenzspannung, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist. In dem oben stehenden Beispiel wurden die Kondensatoren im ersten Cluster 304 zum Darstellen mindestens eines ersten Bits B1 in eine erste Kondensatorkombination 302A, 302B, 302C und 302D gruppiert, die ein erstes Nenngewicht, z. B. den Wert 16, aufweisen (der Cluster 304 bildet außerdem ein weiteres Bit B2 ab und kann mehr als ein Bit oder zwei Bits enthalten), und im zweiten Cluster 306 wurden die Kondensatoren zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits B3 in eine erste Kondensatorkombination 302E, 302F, 302G, 302H, 302I, 302J, 302K und 302L gruppiert, die ein zweites Nenngewicht, z. B. den Wert 4, aufweisen (der Cluster 306 bildet außerdem ein weiteres Bit B4 ab und kann mehr als ein Bit oder zwei Bits enthalten).
Um den Fehler zu modulieren, können Kondensatoren im ersten Cluster 304 ausgewählt werden, um eine erste Referenzspannung zu empfangen, und Kondensatoren im zweiten Cluster 306 können ausgewählt werden, um auf eine komplementäre Weise eine zweite Referenzspannung zu empfangen. Dieser Prozess wird in dieser Offenbarung als „Vertauschen“ oder als ein „Tausch“ bezeichnet, und die Kondensatoren, die in das „Vertauschen“ einbezogen sind, werden als „Tauschkondensatoren“ bezeichnet.
In einigen Beispielimplementierungen können die mehreren Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder dem zweiten Cluster dynamisch ausgewählt werden. Das dynamische Auswählen der Kondensatoren aus den Kondensatoren in einem Cluster kann mindestens eine der folgenden Techniken enthalten: zufälliges Auswählen, pseudo-zufälliges Auswählen, „Barrel-Shifting“ und deterministisches Auswählen.
Um mit dem Beispiel von oben fortzufahren, kann eine Digitalmaschine, z. B. die Digitalmaschine 222 aus 3, die mehreren Kondensatoren auswählen, die den Kondensator 302D aus dem ersten Cluster 304 bilden, und eine erste Referenzspannung, z. B. eine positive Referenzspannung, anlegen, und kann die mehreren Kondensatoren auswählen, die die Kondensatoren 302I-302L aus dem zweiten Cluster 306 bilden, und eine zweite Referenzspannung, z. B. eine negative Referenzspannung, anlegen, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist. Das heißt, die ausgewählten Kondensatoren 302D weisen ein Gewicht von 16 auf, und die ausgewählten Kondensatoren von 302I-302L weisen ein Gewicht von 4 × 4 = 16 auf. Das Vertauschen ist zwischen den Clustern komplementär.
Daraufhin kann ein ADC, z. B. der SAR-ADC aus 3, eine erste Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination durchführen, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen. Um das oben stehende Beispiel fortzuführen, kann der DAC 210 aus 3 die erste Kondensatorkombination 302A, 302B, 302C und 302D des ersten Clusters 304 und die erste Kombination von 302E, 302F, 302G, 302H, 302I, 302J, 302K und 302L des zweiten Clusters 306 verwenden, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen.
Der ADC kann anschließend die zweite Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren anlegen, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und die erste Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren anlegen, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde. Mit anderen Worten, der ADC kann die Kondensatoren zwischen den zwei Clustern „vertauschen“. Dieses „Vertauschen“ kann eine Modulation in die digitalen Ausgangsdaten des ADC einbringen, die die Fehlgewichtung zwischen den Kondensatoren darstellt.
Um das oben stehende Beispiel fortzuführen, können die mehreren Kondensatoren, die den Kondensator 302D bilden, aus dem ersten Cluster 304 ausgewählt werden, um die zweite Referenzspannung zu empfangen, um z. B. auf eine negative Referenzspannung aufgeladen zu werden, und die mehreren Kondensatoren, die die Kondensatoren 302I-302L bilden, können aus dem zweiten Cluster 306 ausgewählt werden, um die erste Referenzspannung zu empfangen, um z. B. auf eine positive Referenzspannung aufgeladen zu werden, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist. Das heißt, die ausgewählten Kondensatoren 302D weisen ein Gewicht von 16 auf, und die ausgewählten Kondensatoren von 302I-302L weisen ein Gewicht von 4 × 4 = 16 auf, wobei die ausgewählten Kondensatoren 302D und die ausgewählten Kondensatoren 302I-302L entgegengesetzt aufgeladen sind.
Auf demselben analogen Abtastwert kann der ADC, z. B. der SAR-ADC aus 3, unter Verwendung der ersten Kombination zumindest eine teilweise zweite Analog/Digital-Umsetzung durchführen, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen. Um das oben stehende Beispiel fortzuführen, kann der DAC 210 aus 3 die erste Kondensatorkombination 302A, 302B, 302C und 302D des ersten Clusters 304 und die erste Kombination von 302E, 302F, 302G, 302H, 302I, 302J, 302K und 302L des zweiten Clusters 306 verwenden, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen. Wieder führt der ADC die Umsetzung auf demselben analogen Abtastwert durch.
Nach dem Erzeugen der zwei digitalen Ausgänge D1 und D2 kann eine Steuereinrichtung, z. B. die Digitalmaschine 225 aus 3, eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2 bestimmen, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen. Wieder kann dieser Fehlerschätzwert z. B. die Fehlgewichtung zwischen den ausgewählten Kondensatoren des ersten und des zweiten Clusters darstellen. Der ADC kann z. B. den ersten Fehler in einer Datenstruktur in einer Speichereinrichtung, z. B. dem Speicher 226 aus 3, speichern, die den bestimmten, ersten Fehler mit den Kondensatoren in Bezug setzt, die im ersten und im zweiten Cluster 304, 306 ausgewählt wurden, um die Referenzspannungen zu empfangen. Das heißt, der ADC kann eine Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des ersten Fehlers und den mehreren ersten Kondensatorkombinationen im ersten und im zweiten Cluster speichern.
In Konfigurationen mit einem dritten Cluster 308 wie in 4 kann ein gleichartiger Prozess verwendet werden, um einen Fehler zwischen den Kondensatoren zwischen dem zweiten und dem dritten Cluster 306, 308 zu bestimmen. Zum Beispiel können auf das Erfassen eines Abtastwertes folgend auf eine Weise gleich jener, die oben beschrieben ist, Kondensatoren aus dem zweiten Cluster 306 ausgewählt werden, um eine erste Referenzspannung zu empfangen, und Kondensatoren aus dem dritten Cluster 308 können ausgewählt werden, um eine zweite Referenzspannung zu empfangen, und eine erste Umsetzung kann durchgeführt werden, um einen digitalen Ausgang zu erzeugen. Die ausgewählten Kondensatoren des zweiten und des dritten Clusters 306, 308 können vertauscht werden, und eine zweite Umsetzung kann für einen weiteren digitalen Ausgang durchgeführt werden. Die Digitalmaschine, z. B. die Digitalmaschine 225 aus 3, kann eine Differenz zwischen den digitalen Ausgängen bestimmen, die ein Fehlerschätzwert ist, der die Fehlgewichtung zwischen den ausgewählten Kondensatoren des zweiten und des dritten Clusters 306, 308 darstellen kann. Der ADC kann z. B. den Fehler in einer Datenstruktur in einer Speichereinrichtung, z. B. dem Speicher 226 aus 3, speichern, die den bestimmten Fehler mit den Kondensatoren in Bezug setzt, die im zweiten und im dritten Cluster 306, 308 ausgewählt wurden.
Durch die Verwendung dieser Techniken kann der Fehlabstimmungsfehler der ausgewählten Kondensatoren bestimmt werden. Wie unten beschrieben ist und in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung können die Kondensatoren in den jeweiligen Clustern „gemischt“ und neu gruppiert und anschließend auf die oben beschriebene Weise ausgewählt werden, um eine Referenzspannung zu empfangen, um weitere Fehlerschätzwerte zu bestimmen.
5 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet. 5 bildet den Abschnitt der CDAC-Anordnung aus 4 nach einem „Mischen“ der Kondensatoren in den jeweiligen Clustern konzeptionell ab.
Um mit dem oben stehenden Beispiel fortzufahren, kann eine Digitalmaschine, z. B. die Digitalmaschine 222 aus 3, den ersten Cluster 304 zum Darstellen mindestens des ersten Bits B1 in eine zweite Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht gruppieren (der Cluster 304 bildet außerdem ein weiteres Bit B2 ab und kann mehr als ein Bit oder zwei Bits enthalten), und kann den zweiten Cluster 306 zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits B3 in eine zweite Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, gruppieren (der Cluster 306 bildet außerdem ein weiteres Bit B4 ab und kann mehr als ein Bit oder zwei Bits enthalten).
Zum Beispiel können im ersten Cluster 304 die Kondensatoren zum Darstellen mindestens eines ersten Bits B1 in eine zweite Kondensatorkombination 302A', 302B', 302C' und 302D' gruppiert werden, die jeweils ein erstes Nenngewicht aufweisen. Im zweiten Cluster 306 können die Kondensatoren zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits B3 in eine zweite Kondensatorkombination 302E', 302F', 302G', 302H', 302I`, 302J', 302K'und 302L' gruppiert werden, die jeweils ein zweites Nenngewicht aufweisen. Es versteht sich, dass die Kondensatoren, die die Kondensatoren 302A, 302B, ..., 302L in 4 darstellen, eine andere Permutation der Kondensatoren als die Kondensatoren 302A', 302B',..., 302L' in 5 darstellen. Das erste und das zweite Nenngewicht können verschieden sein, z. B. der Wert 16 im ersten Cluster und der Wert 4 im zweiten Cluster, um die Differenz der Bitgewichte wiederzugeben, wie oben in Bezug auf 4 beschrieben ist. Wieder kann dieses Neugruppieren in eine zweite Kombination innerhalb der Cluster als ein „Mischen“ der Kondensatoren bezeichnet werden. Sobald die Kondensatoren innerhalb eines Clusters „gemischt“ worden sind, kann der Prozess wiederholt werden, der oben in Bezug auf 4 beschrieben ist.
Ein zweiter Abtastwert des Analogsignals kann zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren der CDAC-Anordnung 300 aus 5, z. B. dem DAC 210 aus 3, erfasst werden. Zum Beispiel kann der zweite Abtastwert zumindest auf einigen der Kondensatoren im ersten Cluster 304 erfasst werden.
Um den Fehler zu modulieren, können Kondensatoren im ersten Cluster 304 ausgewählt werden, um die erste Referenzspannung zu empfangen, und Kondensatoren im zweiten Cluster 306 können ausgewählt werden, um auf eine komplementäre Weise die zweite Referenzspannung zum empfangen, oder können vertauscht werden, wie oben beschrieben ist. Zum Beispiel kann die Digitalmaschine des ADC, z. B. die Digitalmaschine 222 aus 3, die mehreren Kondensatoren, die den Kondensator 302C' bilden, aus dem ersten Cluster 304 auswählen, um die erste Referenzspannung zu empfangen, und kann die mehreren Kondensatoren, die die Kondensatoren 302E`-302H` bilden, aus dem zweiten Cluster 306 auswählen, um die zweite Referenzspannung zu empfangen, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, um die erste Referenzspannung zu empfangen, z. B. der Wert 16 im ersten Cluster, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, um die zweite Referenzspannung zu empfangen, z. B. der Wert 4 × 4 = 16 im zweiten Cluster, ist.
Anschließend kann ein ADC, z. B. der SAR-ADC aus 3, unter Verwendung der ersten Kombination eine erste Analog/Digital-Umsetzung des zweiten analogen Abtastwertes durchführen, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen. Um das oben stehende Beispiel fortzuführen, kann der DAC 210 aus 3 die zweite Kondensatorkombination 302A', 302B', 302C' und 302D' des ersten Clusters und die zweite Kombination von 302E', 302F', 302G', 302H', 302I`, 302J', 302K' und 302L' des zweiten Clusters 306 verwenden, um einen dritten digitalen Ausgang D3 zu erzeugen.
Der ADC kann daraufhin die zweite Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren anlegen, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und die erste Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren anlegen, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde. Mit anderen Worten, der ADC kann die Kondensatoren zwischen den zwei Clustern „vertauschen“. Dieses „Vertauschen“ kann in die digitalen Ausgangsdaten des ADC eine Modulation einbringen, die die Fehlgewichtung zwischen den Kondensatoren darstellt.
Um das oben stehende Beispiel fortzuführen, können die mehreren Kondensatoren, die den Kondensator 302C' bilden, aus dem ersten Cluster 304 ausgewählt werden, um die zweite Referenzspannung zu empfangen, um z. B. auf eine negative Referenzspannung aufgeladen zu werden, und die mehreren Kondensatoren, die die Kondensatoren 302E'-302H' bilden, können aus dem zweiten Cluster 306 ausgewählt werden, um die erste Referenzspannung zu empfangen, um z. B. auf eine positive Referenzspannung aufgeladen zu werden, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, ist. Das heißt, die ausgewählten Kondensatoren 302C' weisen ein Gewicht von 16 auf, und die ausgewählten Kondensatoren von 302E'-302H' weisen ein Gewicht von 4 × 4 = 16 auf, wobei die Kondensatoren entgegengesetzt aufgeladen sind.
Auf demselben analogen Abtastwert kann der ADC, z. B. der SAR-ADC aus 3, unter Verwendung der zweiten Kombination zumindest eine teilweise zweite Analog/Digital-Umsetzung durchführen, um einen vierten digitalen Ausgang D4 zu erzeugen. Um das oben stehende Beispiel fortzuführen, kann der DAC 210 aus 3 die zweite Kondensatorkombination 302A'. 302B', 302C' und 302D' des ersten Clusters und die zweite Kombination von 302E', 302F', 302G', 302H', 302I`, 302J`, 302K' und 302L' des zweiten Clusters 306 verwenden, um einen vierten digitalen Ausgang D4 zu erzeugen. Wieder führt der ADC die zweite Umsetzung auf demselben analogen Abtastwert wie bei der ersten Umsetzung durch.
Nach dem Erzeugen der zwei digitalen Ausgänge D3 und D4 kann eine Steuereinrichtung, z. B. die Digitalmaschine 225 aus 3, eine Differenz zwischen dem dritten digitalen Ausgang D3 und dem vierten digitalen Ausgang D4 bestimmen, um einen Schätzwert eines zweiten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen. Wiederum kann dieser Fehlerschätzwert die Fehlgewichtung zwischen den ausgewählten Kondensatoren darstellen. Der ADC kann z. B. den zweiten Fehler in einer Datenstruktur in einer Speichereinrichtung speichern, die den bestimmten, zweiten Fehler mit den Kondensatoren in Bezug setzt, die im ersten und im zweiten Cluster 304, 306 ausgewählt wurden. Das heißt, der ADC kann eine Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des zweiten Fehlers und den mehreren zweiten Kondensatorkombinationen im ersten und zweiten Cluster speichern.
In Konfigurationen mit einem dritten Cluster 308 wie in 4 und 5 kann ein gleichartiger Prozess verwendet werden, um einen Fehler zwischen den ausgewählten Kondensatoren zwischen dem zweiten und dem dritten Cluster 306, 308 zu bestimmen.
Die Techniken, die oben in Bezug auf 4 und 5 beschrieben sind, können wahlweise im Hintergrund durchgeführt werden, bis der ADC eine ausreichende Anzahl von Entsprechungen zwischen den Darstellungen der Fehlerschätzwerte und den Kondensatorkombinationen im ersten und im zweiten Cluster (oder mehr), die verwendet wurden, um die Fehler zu bestimmen, bestimmt und gespeichert hat. Auf diese Weise kann der ADC Fehlerschätzwerte für einige der oder für alle Kondensatoren in der CDAC-Anordnung bestimmen.
In einigen Beispielimplementierungen und wie oben in Bezug auf 2 erwähnt kann der ADC einen Filter, z. B. den Filter 228 aus 3, auf die bestimmten Differenzen anwenden, um den Fehlerschätzwert zu verfeinern. Als ein Beispiel kann der Filter einen Integrator enthalten. In einem Beispiel kann der Filter ein digitaler Filter sein.
Wie oben in Bezug auf 2 erwähnt ist, kann der geschätzte Fehler auf die Fehlerquelle, z. B. die CDAC-Anordnung, angewendet und verwendet werden, um den ADC-Ausgang zu korrigieren. Zum Beispiel kann der ADC, z. B. aus 3, ein Analogsignal 224, das den Fehlerschätzwert darstellt, auf den DAC 210 anwenden. In anderen Beispielimplementierungen kann der geschätzte Fehler auf den digitalen Ausgang des ADC digital angewendet werden, um den Fehler zu korrigieren. Zum Beispiel kann die Digitalmaschine, z. B. die Digitalmaschine 225 aus 3, eine digitale Darstellung des Fehlerschätzwertes auf den digitalen Ausgang Dout anwenden, um den ADC-Ausgang zu korrigieren.
In der Beispielimplementierung, die oben in Bezug auf 4 und 5 beschrieben ist, bildeten die mehreren Kondensatoren im ADC, z. B. dem ADC aus 3, einen Teil der CDAC-Anordnung 300, z. B. des DAC 210 aus 3. In anderen Beispielimplementierungen können die mehreren Kondensatoren einen Teil der CDAC-Anordnung 300 und einen Teil einer getrennten Kondensatorbank mit Kondensatoren bilden, wie unten in Bezug auf 6 beschrieben ist. Wie unten beschrieben ist, können die „Tausch“-Kondensatoren aus den Kondensatoren in der Kondensatorbank ausgewählt werden.
6 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine weitere beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet. 6 bildet einen Abschnitt einer weiteren CDAC-Anordnung 400, z. B. des DAC 210 aus 3, konzeptionell ab, die mehrere Kondensatoren 402A-402I (die zusammen als „Kondensatoren 402“ bezeichnet werden) enthalten kann. Gleich dem, was oben in Bezug auf 4 beschrieben ist, können die mehreren Kondensatoren 402 der CDAC-Anordnung 400 in mindestens einen Cluster gruppiert sein. In diesem Beispiel sind ein erster Cluster 404 von Kondensatoren und ein zweiter Cluster 406 von Kondensatoren enthalten. Das spezifische Beispiel, das in 6 gezeigt ist, bildet außerdem einen dritten Cluster 408 von Kondensatoren ab. In anderen Beispielkonfigurationen können mehr oder weniger als drei Cluster vorhanden sein. Außerdem ist in 6 eine Kondensatorbank 410 gezeigt, die mehrere Kondensatoren 412 enthält.
Nachdem die Kondensatoren im CDAC 400 in Cluster, z. B. den ersten und den zweiten Cluster 404, 406, gruppiert worden sind, können diverse Kondensatoren in den jeweiligen Clustern in Kombinationen gruppiert werden. Zum Beispiel können im ersten Cluster 404 die Kondensatoren in eine erste Kondensatorkombination 402A, 402B und 402C gruppiert werden, die jeweils ein erstes Nenngewicht, z. B. den Wert 16, aufweisen. Als ein Beispiel können die Kondensatoren 402A und 402B ein erstes Bit B1 darstellen, und die Kondensatoren 402C können ein zweites Bit B2 darstellen. In einigen Fällen können ein zusätzlicher Kondensator oder mehr zusätzliche Kondensatoren enthalten sein, die jeweils das erste Nenngewicht aufweisen. Sie können entweder als Kalibrierungskondensatoren fungieren oder als redundante Bitkondensatoren arbeiten.
Im zweiten Cluster 406 können die Kondensatoren in eine erste Kondensatorkombination 402D, 402E und 402F gruppiert werden, die jeweils ein zweites Nenngewicht, z. B. den Wert 4, aufweisen. Als ein Beispiel können die Kondensatoren 402D und 402E ein drittes Bit B3 darstellen, und die Kondensatoren 402F können ein viertes Bit B4 darstellen. In einigen Fällen können ein zusätzlicher Kondensator oder mehr zusätzliche Kondensatoren enthalten sein, die jeweils das zweite Nenngewicht aufweisen. Sie können entweder als Kalibrierungskondensatoren oder als redundante Bitkondensatoren fungieren. In einigen Implementierungen kann sich in einigen der Cluster lediglich ein Kondensator befinden.
Das erste und das zweite Nenngewicht können verschieden sein, um den Unterschied der Bitgewichte zwischen den zwei Clustern wiederzugeben. In 6 ist der Unterschied des ersten und des zweiten Gewichts zu Erklärungszwecken sowohl grafisch als auch numerisch abgebildet. Zum Beispiel ist ein Kondensator im ersten Cluster 404, z. B. der Kondensator 402A, grafisch derart abgebildet, dass er größer als ein Kondensator im zweiten Cluster 406 ist, und ein Kondensator im zweiten Cluster 406 ist grafisch derart dargestellt, dass er größer als ein Kondensator im dritten Cluster 408 ist. Außerdem ist ein Kondensator im ersten Cluster 404, z. B. der Kondensator 402A, numerisch derart abgebildet, dass er größer (Wert 16) als ein Kondensator im zweiten Cluster 406 (Wert 4) (und im dritten Cluster 408, Wert 1) ist. Diese spezifischen Zahlen dienen Erklärungszwecken und sollen nicht als einschränkend angesehen werden.
In einigen Implementierungen ist ein Kondensator im ersten Cluster 404, z. B. der Kondensator 402A, möglicherweise nicht tatsächlich ein größerer Kondensator als ein Kondensator im ersten Cluster 404, z. B. der Kondensator 402D, sondern kann stattdessen eine größere Anzahl von Kondensatoren derselben Größe, z. B. Einheitskondensatoren, enthalten. Zum Beispiel kann ein Kondensator des ersten Clusters 404, z. B. der Kondensator 402A, 16 Einheitskondensatoren enthalten, und ein Kondensator des zweiten Clusters 406, z. B. der Kondensator 402D, kann 4 Einheitskondensatoren enthalten. In einigen Beispielen können zumindest einige der Kondensatoren in einem Cluster zusätzlich zu den Kondensatoren, die zu Kalibrierungszwecken verwendet werden, Bitprüfkondensatoren enthalten.
Wie oben erwähnt können in der Beispielimplementierung aus 6 die „Tausch“-Kondensatoren aus Kondensatoren in der Kondensatorbank 410 ausgewählt werden. Einige der Kondensatoren 412 in der Kondensatorbank 410 können z. B. durch die Digitalmaschine 222 aus 3 in eine Kombination 414 von Kondensatoren mit dem ersten Nenngewicht des ersten Clusters 404 gruppiert werden, z. B. eine Kombination von Einheitskondensatoren gleichartig wie der Kondensator 402B aus 6. Andere Kondensatoren der Kondensatorbank 410 können in eine Kombination 416 von Kondensatoren mit dem zweiten Nenngewicht des zweiten Clusters 406 gruppiert werden, z. B. eine Kombination von Einheitskondensatoren gleichartig wie der Kondensator 402E aus 6. In diesem Fall beträgt das erste Nenngewicht des ersten Clusters 404 16, derart, dass die Kondensatorkombination 414 16 Einheitskondensatoren aufweist. Auf diese Weise werden die Tauschkondensatoren in den Clustern aus 4 beseitigt und durch die Tauschkondensatoren in der Kondensatorbank 410 ersetzt, derart, dass das Vertauschen zwischen jedem einzelnen Cluster und der Kondensatorbank 410 erfolgt.
Ein Analogsignal zum Abtasten kann an einen Eingang eines ADC, z. B. des SAR-ADC aus 3, angelegt werden. Daraufhin kann ein erster Abtastwert des Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren der CDAC-Anordnung 400 aus 6, z. B. des DAC 210 aus 3, erfasst werden. Zum Beispiel kann der erste Abtastwert zumindest auf einigen der Kondensatoren im ersten Cluster 404 erfasst werden.
Wie oben erwähnt kann unter Verwendung diverser Techniken dieser Offenbarung der Fehler, z. B. eine Kondensatorfehlabstimmung in der CDAC-Anordnung, moduliert und dem Eingangssignal hinzugefügt werden. Daraufhin kann der modulierte Fehler, der mit dem Eingangssignal gemischt ist, demoduliert werden, um eine Schätzung des Fehlers zu entnehmen.
Die Kondensatoren können zwischen einem Cluster, z. B. dem ersten Cluster 404, und der Kondensatorbank 410 „vertauscht“ werden. Zum Beispiel können die Kondensatoren 402B des ersten Clusters 404 eine erste Referenzspannung, z. B. eine positive Referenzspannung, empfangen. Der Fehler kann durch Auswählen einer Kombination oder einer ersten Gruppe von Kondensatoren 414 aus der Kondensatorbank 410 mit dem ersten Nenngewicht und Anlegen einer zweiten Referenzspannung, z. B. einer negativen Referenzspannung, derart, dass die Kondensatoren 414 zu den Kondensatoren 402B komplementär sind, moduliert werden. In einigen Beispielimplementierungen kann der ADC die Auswahl unter Verwendung eines Musters, z. B. auf einer Pseudo-Zufallsbasis, durchführen.
In einigen Beispielimplementierungen und wie in 6 zu sehen ist, ist die Hälfte der Kondensatoren in der Kondensatorbank 410 „1“, und die Hälfte der Kondensatoren in der Kondensatorbank ist „0“, und es kann für die Kondensatoren von Abtastwert zu Abtastwert dynamisch entschieden werden, sie auf „1“ oder „0“ einzustellen. Somit können sie in jede Richtung wechseln. In einigen Implementierungen können diese Kondensatoren in der Kondensatorbank 410 verwendet werden, um einen Dither-Versatz abzutasten.
In einigen Beispielimplementierungen kann die Kombination oder können die ersten Gruppen 414 von Kondensatoren aus den Kondensatoren in der Kondensatorbank 410 dynamisch ausgewählt werden. Das dynamische Auswählen der Kondensatoren aus den Kondensatoren kann mindestens eine der folgenden Techniken enthalten: zufälliges Auswählen, pseudo-zufälliges Auswählen, „Barrel-Shifting“ und deterministisches Auswählen aus den Kondensatoren 412 in der Kondensatorbank 410.
Um mit dem Beispiel von oben fortzufahren, kann ein ADC, z. B. der SAR-ADC aus 3, unter Verwendung der Kondensatoren in mindestens den ersten Clustern 404 eine erste Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes durchführen, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen. Zum Beispiel kann der DAC 210 aus 3 die erste Kondensatorkombination 402A, 402B und 402C des ersten Clusters 404 verwenden, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen.
Anschließend kann eine Digitalmaschine, z. B. die Digitalmaschine 222 aus 3, die mehreren Kondensatoren 414 auswählen, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren gleich einer Summe der Gewichte der Kondensatoren 402B des ersten Clusters 404 ist, um ein Tauschpaar zu bilden. Zum Beispiel weisen die ausgewählten Kondensatoren 414 zusammen ein Gewicht von 16 auf, und die Kondensatoren von 402B weisen ebenfalls ein Gewicht von 16 auf, und der Kondensator 414 ist zu 402B komplementär, ist z. B. das Vertauschen komplementär. Das heißt, wenn die Kondensatoren 402B eine positive Referenzspannung empfangen, empfangen die Kondensatoren 414 der Kondensatorbank 410 eine negative Referenzspannung.
Anschließend kann der ADC die zweite Referenzspannung, z. B. eine negative Referenzspannung, an die erste Kondensatorkombination 402B anlegen und die erste Referenzspannung, z. B. eine positive Referenzspannung, an die zuvor ausgewählte, erste Gruppe 414 von Kondensatoren der Kondensatorbank 410 anlegen, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde. Auf diese Weise wurden gleich gewichtete Kondensatoren zwischen einem Cluster und der Kondensatorbank „vertauscht“.
Auf demselben analogen Abtastwert kann der ADC, z. B. der SAR-ADC aus 3, unter Verwendung der ersten Kombination zumindest eine teilweise zweite Analog/Digital-Umsetzung durchführen, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen. Um das oben stehende Beispiel fortzuführen, kann der DAC 210 aus 3 die erste Kondensatorkombination 402A, 402B und 402C des ersten Clusters 404 und die erste Kombination von 402D, 402E und 402F des zweiten Clusters 406 verwenden, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen. Wieder führt der ADC die Umsetzung auf demselben analogen Abtastwert durch.
Nach dem Erzeugen der zwei digitalen Ausgänge D1 und D2 kann eine Steuereinrichtung, z. B. die Digitalmaschine 225 aus 3, eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2 bestimmen, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen. Wieder kann dieser Fehlerschätzwert die Fehlgewichtung zwischen den Kondensatoren der Gruppen 402B und 414 darstellen. Der ADC kann z. B. den ersten Fehler in einer Datenstruktur in einer Speichereinrichtung, z. B. dem Speicher 226 aus 3, speichern, die den bestimmten, ersten Fehler mit den Kondensatoren in der Kondensatorbank 410 in Bezug setzt. Das heißt, der ADC kann eine Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des ersten Fehlers und der ersten Gruppe von Kondensatoren aus der ersten Mehrzahl von Kondensatoren und der ersten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren speichern.
In einigen Implementierungen kann das Vertauschen durchgeführt werden, nachdem durch den ADC-Umsetzungsprozess, z. B. eine Bitprüfung im SAR-ADC, über die Referenzspannung des Kondensators 402B entschieden wurde. Wenn der Kondensator 402B z. B. durch eine Bitprüfentscheidung auf „1“ eingestellt wird, kann ein gleicher Wert der Kondensatoren 414, der auf „0“ eingestellt ist, als ein Tauschkondensator ausgewählt werden. Daraufhin kann der Kondensator 402B auf „0“ eingestellt werden, und der Kondensator 414 kann auf „1“ eingestellt werden, bevor mit dem ADC-Umsetzungsprozess fortgefahren wird, um das erste Ergebnis D1 zu erzeugen.
Aufgrund einer beliebigen Fehlabstimmung zwischen dem Kondensator 402B und dem Kondensator 414 kann durch das Durchführen des Vertauschens ein kleiner, zusätzlicher Restfehler in einem SAR-ADC hinzugefügt werden. Wenn jedoch ausreichend redundante Kondensatoren in zusätzlichen Clustern enthalten sind, können die zusätzlichen Cluster ein ausreichendes Gesamtgewicht aufweisen, um einen Signalrest und diesen zusätzlichen Fehler zu messen. Ein Grund für das Durchführen des Vertauschens in der Mitte eines Bitprüfprozesses kann sein, dazu beizutragen, sicherzustellen, dass der Wert des Tauschkondensators nicht mit dem Signal korreliert ist. Eine andere Lösung, die dazu beitragen kann, die Korrelation zwischen dem Signal und dem Tauschwert zu brechen, kann sein, einen weiteren redundanten Kondensator in einen Cluster einzuschließen, derart, dass das Anlegen der Referenzspannung an den redundanten Kondensator von dem Bitprüfprozess vollständig unabhängig ist.
Ein gleichartiger Prozess kann verwendet werden, um einen Fehler der Kondensatoren im zweiten und dritten Cluster 406, 408 zu bestimmen. Das heißt, zwischen dem zweiten Cluster 406 und der Kondensatorbank 410 können Kondensatoren „vertauscht“ werden, und zwischen dem dritten Cluster 408 und der Kondensatorbank 410 können Kondensatoren „vertauscht“ werden. Zum Beispiel können die Kondensatoren 402E des zweiten Clusters 406 eine erste Referenzspannung, z. B. eine positive Referenzspannung, empfangen. Der Fehler kann durch Auswählen einer Kombination 416 von Kondensatoren aus der Kondensatorbank 410 mit dem zweiten Nenngewicht des zweiten Clusters 406 und Anlegen einer zweiten Referenzspannung, z. B. einer negativen Referenzspannung, derart, dass die Kondensatoren 414 zu den Kondensatoren 402E komplementär sind, moduliert werden. Zum Beispiel kann eine Digitalmaschine, z. B. die Digitalmaschine 222 aus 3, die mehreren Kondensatoren 416 auswählen, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren gleich einer Summe der Gewichte der Kondensatoren 402E des zweiten Clusters 406 ist. Zum Beispiel weisen die ausgewählten Kondensatoren 416 zusammen ein Gewicht von 4 auf, und die Kondensatoren von 402E weisen ebenfalls ein Gewicht von 4 auf.
Auf die Weise, die oben in Bezug auf den ersten Cluster 404 beschrieben ist, kann eine Analog/Digital-Umsetzung durchgeführt werden, um einen digitalen Ausgang zu erzeugen, die Kondensatoren 402E des zweiten Clusters können durch Anlegen der zweiten Referenzspannung an die Kondensatoren 402E und Anlegen der ersten Referenzspannung an die Gruppe 416 von Kondensatoren der Kondensatorbank 410, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde, mit den Kondensatoren 416 der Kondensatorbank 410 vertauscht werden. Eine weitere Analog/DigitalUmsetzung kann durchgeführt werden, um einen weiteren digitalen Ausgang zu erzeugen, und eine Differenz zwischen den zwei digitalen Ausgängen kann bestimmt werden.
In Konfigurationen mit einem dritten Cluster 408 wie in 6 kann ein gleichartiger Prozess verwendet werden, um einen Fehler der Kondensatoren im dritten Cluster 408 und der Kondensatorbank 410 zu bestimmen.
Unter Verwendung dieser Techniken kann der Fehlabstimmungsfehler der Kondensatoren bestimmt werden. Wie oben beschrieben und in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung können die Kondensatoren innerhalb der jeweiligen Cluster „gemischt“ und neu gruppiert und daraufhin auf die oben beschriebene Weise ausgewählt werden, um weitere Fehlerschätzwerte zu bestimmen.
7 ist ein vereinfachtes Entwurfsdiagramm, das eine beispielhafte Hintergrundkalibrierungstechnik in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung abbildet. 7 bildet den Abschnitt der CDAC-Anordnung und die Kondensatorbank aus 6 nach einem „Mischen“ der Kondensatoren in den jeweiligen Clustern konzeptionell ab. Um mit dem oben stehenden Beispiel fortzufahren, kann eine Digitalmaschine, z. B. die Digitalmaschine 222 aus 3, den ersten Cluster 404 in eine zweite Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht gruppieren und kann den zweiten Cluster 406 in eine zweite Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, gruppieren. Mit anderen Worten, die Kondensatoren innerhalb eines Clusters, z. B. des ersten Clusters 404, können in verschiedenen Kombinationen zusammengruppiert oder neu gruppiert werden.
Im ersten Cluster 404 können die Kondensatoren in eine zweite Kondensatorkombination gruppiert werden, die jeweils ein erstes Nenngewicht aufweisen, z. B. zum Darstellen des ersten und des zweiten Bits B1, B2. Im zweiten Cluster 406 können die Kondensatoren in eine zweite Kondensatorkombination gruppiert werden, die jeweils ein zweites Nenngewicht aufweisen, z. B. zum Darstellen des dritten und des vierten Bits B3, B4. Wieder kann dieses Neugruppieren in eine zweite Kombination innerhalb der Cluster als „Mischen“ der Kondensatoren bezeichnet werden.
Ebenso können die Kondensatoren innerhalb der Kondensatorbank 410, die die Tauschkondensatoren bilden, in verschiedene Kombinationen neu gruppiert werden. Einige der Kondensatoren in der Kondensatorbank können z. B. durch die Digitalmaschine 222 aus 3 in eine zweite Kombination 418 von Kondensatoren neu gruppiert werden, die das erste Nenngewicht des ersten Clusters 404, z. B. den Wert 16, aufweisen, und andere Kondensatoren der Kondensatorbank 410 können in eine zweite Kombination 420 von Kondensatoren gruppiert werden, die das zweite Nenngewicht des zweiten Clusters, z. B. den Wert 4, aufweisen.
Nach dem „Mischen“ kann der Prozess des Fehlerschätzens unter Verwendung der neuen Gruppierung der Kondensatoren wiederholt werden. Das heißt, zwei digitale Ausgänge können erzeugt werden, und eine Steuereinrichtung, z. B. die Digitalmaschine 225 aus 3, kann eine Differenz zwischen den digitalen Ausgängen bestimmen, um einen Schätzwert eines Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen. Wieder kann dieser Fehlerschätzwert die Fehlgewichtung zwischen den Kondensatoren darstellen. Der ADC kann z. B. den Fehler in einer Datenstruktur in einer Speichereinrichtung, z. B. dem Speicher 226 aus 3, speichern, der den bestimmten, zweiten Fehler zu den Kondensatoren in Bezug setzt, die in der Kondensatorbank 410 ausgewählt wurden. Das heißt, der ADC kann eine Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des zweiten Fehlers und den mehreren zweiten Kondensatorkombinationen in der Kondensatorbank 410 speichern.
Die Techniken, die oben in Bezug auf 6 und 7 beschrieben sind, können im Hintergrund durchgeführt werden, bis der ADC eine ausreichende Anzahl von Entsprechungen zwischen den Darstellungen der Fehlerschätzwerte und den Kondensatorkombinationen im ersten und im zweiten Cluster (oder mehr) und in der Kondensatorbank 410, die verwendet wurden, um die Fehler zu bestimmen, bestimmt und gespeichert hat. Auf diese Weise kann der ADC Fehlerschätzwerte für einige der oder für alle Kondensatoren in der CDAC-Anordnung bestimmen.
In einigen Beispielimplementierungen und wie oben in Bezug auf 2 erwähnt kann der ADC einen Filter auf die bestimmten Differenzen anwenden, um den Fehlerschätzwert zu verfeinern. Als ein Beispiel kann der Filter einen Integrator enthalten. In einem Beispiel kann der Filter ein digitaler Filter sein.
Wie oben in Bezug auf 2 erwähnt ist, kann der geschätzte Fehler auf die Fehlerquelle, z. B. die CDAC-Anordnung, angewendet und verwendet werden, um den ADC-Ausgang zu korrigieren. Zum Beispiel kann der ADC, z. B. aus 3, ein Analogsignal 224, das den Fehlerschätzwert darstellt, auf den DAC 210 anwenden. In anderen Beispielimplementierungen kann der geschätzte Fehler auf den digitalen Ausgang des ADC digital angewendet werden, um den Fehler zu korrigieren. Zum Beispiel kann die Digitalmaschine, z. B. die Digitalmaschine 225 aus 3, eine digitale Darstellung des Fehlerschätzwertes auf den digitalen Ausgang Dout anwenden, um den ADC-Ausgang zu korrigieren.
8 ist ein Ablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren zur Hintergrundkalibrierung in einem Analog/Digital-Umsetzersystem abbildet. Insbesondere bildet 8 ein Verfahren 500 zum Durchführen einer Kalibrierung, z. B. einer Hintergrundkalibrierung, für ein Analog/Digital-Umsetzersystem, z. B. den ADC aus 3, ab, das mehrere Kondensatoren enthält. Das Verfahren aus 8 wurde oben z. B. in Bezug auf 4 und 5 genau beschrieben.
In 8 kann eine Steuereinrichtung, z. B. die SAR-Logik 220 aus 3, die mehreren Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren gruppieren (Block 502). Die Steuereinrichtung kann den ersten Cluster zum Darstellen mindestens eines ersten Bits in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht gruppieren und den zweiten Cluster zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, gruppieren (Block 504).
Der ADC kann zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren einen ersten Abtastwert eines Analogsignals erfassen (Block 506). Es sei erwähnt, dass in einigen Beispielimplementierungen die Erfassung vor dem Gruppieren in den Blöcken 502 und 504 stattfinden kann. Die Steuereinrichtung kann mehrere Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder dem zweiten Cluster auswählen und eine erste Referenzspannung, z. B. eine positive Referenzspannung, anlegen, und mehrere Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten Clusters oder des zweiten Clusters auswählen und eine zweite Referenzspannung, z. B. eine negative Referenzspannung, anlegen, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist (Block 508).
Die Steuereinrichtung, z. B. die SAR-Logik 220 aus 3, kann unter Verwendung der ersten Kombination eine erste Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes durchführen, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen (Block 510). Der ADC kann anschließend die zweite Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren anlegen, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und die erste Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren anlegen, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde (Block 512).
Die Steuereinrichtung kann zumindest eine teilweise zweite Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kondensatorkombination durchführen, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen (Block 514) und daraufhin eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2 bestimmen, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen (Block 516).
9 ist ein Ablaufplan, der ein weiteres beispielhaftes Verfahren zur Hintergrundkalibrierung in einem Analog/Digital-Umsetzersystem abbildet. Insbesondere bildet 9 ein Verfahren 600 zum Durchführen einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem, z. B. den ADC aus 3, ab, das einen kapazitiven Digital/Analog-Umsetzer mit einer ersten Mehrzahl von Kondensatoren und eine Kondensatorbank mit einer zweiten Mehrzahl von Kondensatoren enthält. Das Verfahren aus 9 wurde z. B. oben in Bezug auf 6 und 7 genau beschrieben.
In 9 kann eine Steuereinrichtung, z. B. die SAR-Logik 220 aus 3, die erste Mehrzahl von Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren gruppieren (Block 602). Die Steuereinrichtung kann den ersten Cluster in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht gruppieren und den zweiten Cluster in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, gruppieren (Block 604).
Der ADC kann zumindest auf einigen der ersten Mehrzahl von Kondensatoren einen ersten Abtastwert eines Analogsignals erfassen (Block 606). Es sei erwähnt, dass in einigen Beispielimplementierungen die Erfassung vor dem Gruppieren in den Blöcken 602 und 604 stattfinden kann. Die Steuereinrichtung kann eine erste Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatorbank auswählen, die das erste Nenngewicht aufweisen (Block 608).
Die Steuereinrichtung, z. B. die SAR-Logik 220 aus 3, kann unter Verwendung der ersten Kombination eine erste Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes durchführen, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen (Block 610). Daraufhin kann die Steuereinrichtung die zweite Referenzspannung an die erste Kondensatorkombination anlegen und die erste Referenzspannung an die zuvor ausgewählte, erste Gruppe von Kondensatoren der Kondensatorbank anlegen, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde (Block 612).
Die Steuereinrichtung kann zumindest eine teilweise zweite Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kondensatorkombination durchführen, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen (Block 614) und daraufhin eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2 bestimmen, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen (Block 616).
Diverse Anmerkungen
Aspekt 1 enthält einen Gegenstand (wie etwa ein Verfahren, ein Mittel zum Durchführen von Vorgängen, ein maschinenlesbares Medium, das Anweisungen enthält, die dann, wenn sie durch eine Maschine ausgeführt werden, bewirken, dass die Maschine Vorgänge durchführt, oder eine Vorrichtung, die konfiguriert ist durchzuführen) zum Durchführen einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem, das mehrere Kondensatoren enthält, wobei der Gegenstand Folgendes umfasst: Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren; Gruppieren der mehreren Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren; Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits; Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder aus dem zweiten Cluster und Anlegen einer ersten Referenzspannung und Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten oder des zweiten Clusters und Anlegen einer zweiten Referenzspannung, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist; Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kondensatorkombination, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
In Aspekt 2 kann der Gegenstand von Aspekt 1 wahlweise enthalten: Gruppieren des ersten Clusters in eine zweite Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und Gruppieren des zweiten Clusters in eine zweite Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits; Erfassen eines zweiten Abtastwertes des Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren; Auswählen mehrerer Kondensatoren der zweiten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder dem zweiten Cluster und Anlegen der ersten Referenzspannung und Auswählen mehrerer Kondensatoren der zweiten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten Clusters oder des zweiten Clusters und Anlegen einer zweiten Referenzspannung, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist; Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des zweiten analogen Abtastwertes unter Verwendung der zweiten Kondensatorkombination, um einen dritten digitalen Ausgang D3 zu erzeugen; Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben zweiten analogen Abtastwertes unter Verwendung der zweiten Kondensatorkombination, um einen vierten digitalen Ausgang D4 zu erzeugen; und Bestimmen einer Differenz zwischen dem dritten digitalen Ausgang D3 und dem vierten digitalen Ausgang D4, um einen Schätzwert eines zweiten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
In Aspekt 3 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-2 wahlweise das Speichern einer Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des ersten Fehlers und den mehreren ersten Kondensatorkombinationen im ersten und zweiten Cluster enthalten.
In Aspekt 4 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-3 wahlweise das Anwenden eines Filters auf die bestimmte Differenz, um den geschätzten Fehler zu verfeinern, enthalten.
In Aspekt 5 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-4 wahlweise das Anwenden eines Analogsignals, das den Schätzwert des ersten Fehlers darstellt, auf das Analog/Digital-Umsetzersystem enthalten.
In Aspekt 6 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-4 wahlweise das Anwenden eines Digitalsignals, das den Schätzwert des ersten Fehlers darstellt, auf einen digitalen Ausgang enthalten.
In Aspekt 7 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-6 wahlweise Folgendes enthalten, wobei das Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder dem zweiten Cluster Folgendes enthält: dynamisches Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder aus dem zweiten Cluster.
In Aspekt 8 kann der Gegenstand von Aspekt 7 wahlweise Folgendes enthalten, wobei das dynamische Auswählen mindestens eines der Folgenden enthält: zufälliges Auswählen, pseudo-zufälliges Auswählen, „Barrel-Shifting“ und deterministisches Auswählen.
In Aspekt 9 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-8 wahlweise Folgendes enthalten, wobei das Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und das Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits Folgendes enthält: Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits in einem kapazitiven Digital/Analog-Umsetzer.
In Aspekt 10 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-9 wahlweise Folgendes enthalten, wobei das Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen, Folgendes umfasst: Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination unter Verwendung eines Algorithmus einer Routine der schrittweisen Näherung (SAR-Algorithmus), um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen.
Aspekt 11 enthält einen Gegenstand (wie etwa ein Verfahren, ein Mittel zum Durchführen von Vorgängen, ein maschinenlesbares Medium, das Anweisungen enthält, die dann, wenn sie durch eine Maschine ausgeführt werden, bewirken, dass die Maschine Vorgänge durchführt, oder eine Vorrichtung, die konfiguriert ist durchzuführen) zum Durchführen einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem, das mehrere Kondensatoren enthält, wobei der Gegenstand Folgendes umfasst: Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der ersten Mehrzahl von Kondensatoren; Gruppieren der ersten Mehrzahl von Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren; Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht, um eine erste Referenzspannung zu empfangen, und Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist; Auswählen einer ersten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatorbank mit dem ersten Nenngewicht und Anlegen einer zweiten Referenzspannung; Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; Anlegen der zweiten Referenzspannung an die erste Kondensatorkombination und Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte, erste Gruppe von Kondensatoren der Kondensatorbank, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kondensatorkombination, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
In Aspekt 2 kann der Gegenstand von Aspekt 1 wahlweise enthalten: Gruppieren des ersten Clusters in eine zweite Kondensatorkombination mit dem ersten Nenngewicht, um die erste Referenzspannung zu empfangen, und Gruppieren des zweiten Clusters in eine zweite Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist; Erfassen eines zweiten Abtastwertes des Analogsignals zumindest auf einigen der ersten Mehrzahl von Kondensatoren; Auswählen einer zweiten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatorbank und Anlegen der zweiten Referenzspannung; Durchführen einer zweiten Analog/Digital-Umsetzung des zweiten analogen Abtastwertes unter Verwendung der zweiten Kondensatorkombination, um einen dritten digitalen Ausgang D3 zu erzeugen; Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zweite Kondensatorkombination und Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte, zweite Gruppe von Kondensatoren der Kondensatorbank, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben zweiten analogen Abtastwertes unter Verwendung der zweiten Kondensatorkombination, um einen vierten digitalen Ausgang D4 zu erzeugen; und Bestimmen einer Differenz zwischen dem dritten digitalen Ausgang D3 und dem vierten digitalen Ausgang D4, um einen Schätzwert eines zweiten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
In Aspekt 13 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 11-12 wahlweise das Speichern einer Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des ersten Fehlers und der ersten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren und der zweiten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren enthalten.
In Aspekt 14 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 11-13 wahlweise das Anwenden eines Filters auf die bestimmte Differenz, um den geschätzten Fehler zu verfeinern, enthalten.
In Aspekt 15 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 11-14 wahlweise das Anwenden eines Analogsignals, das den Schätzwert des ersten Fehlers darstellt, auf das Analog/Digital-Umsetzersystem enthalten.
In Aspekt 16 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 11-14 wahlweise das Anwenden eines Digitalsignals, das den Schätzwert des ersten Fehlers darstellt, auf einen digitalen Ausgang enthalten.
In Aspekt 17 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 11-16 wahlweise Folgendes enthalten, wobei das Auswählen einer ersten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren Folgendes enthält: dynamisches Auswählen einer ersten Mehrzahl von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren.
In Aspekt 18 kann der Gegenstand von Aspekt 17 wahlweise Folgendes enthalten, wobei das dynamische Auswählen mindestens eines der Folgenden enthält: zufälliges Auswählen, pseudo-zufälliges Auswählen, „Barrel-Shifting“ und deterministisches Auswählen.
In Aspekt 19 kann der Gegenstand der Aspekte 11-18 wahlweise Folgendes enthalten, wobei das Durchführen einer ersten Analog/DigitalUmsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen, Folgendes umfasst: Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination unter Verwendung eines Algorithmus einer Routine der schrittweisen Näherung (SAR-Algorithmus), um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen.
Aspekt 20 enthält einen Gegenstand (wie etwa eine Einrichtung, ein System, eine Schaltung, eine Vorrichtung oder eine Maschine) zum Synchronisieren mehrerer Abtastkanäle, wobei der Gegenstand Folgendes umfasst: Mittel zum Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren; Mittel zum Gruppieren der mehreren Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren; Mittel zum Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und zum Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits; Mittel zum Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder aus dem zweiten Cluster und zum Anlegen einer ersten Referenzspannung und zum Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten Clusters oder des zweiten Clusters und zum Anlegen einer zweiten Referenzspannung, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist; Mittel zum Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; Mittel zum Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und zum Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Mittel zum Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kondensatorkombination, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und Mittel zum Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
Jeder der nicht einschränkenden Aspekte oder jedes der nicht einschränkenden Beispiele, die hier beschrieben sind, kann für sich selbst stehen oder kann in diversen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mit mehreren der anderen Beispiele kombiniert sein.
Die oben stehende, genaue Beschreibung enthält Bezugnahmen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der genauen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen auf veranschaulichende Weise spezifische Ausführungsformen, in denen die Erfindung umgesetzt sein kann. Diese Ausführungsformen sind hierin auch als „Aspekte“ oder „Beispiele“ bezeichnet. Derartige Beispiele können Elemente zusätzlich zu jenen, die gezeigt oder beschrieben sind, enthalten. Jedoch ziehen die Erfinder der vorliegenden Erfindung ebenso Beispiele in Erwägung, in denen lediglich jene Elemente vorgesehen sind, die gezeigt oder beschrieben sind. Außerdem ziehen die Erfinder der vorliegenden Erfindung ebenso Beispiele in Erwägung, die eine beliebige Kombination oder Permutation jener Elemente, die gezeigt oder beschrieben sind (oder ein oder mehrere Aspekte davon), entweder in Bezug auf ein bestimmtes Beispiel (oder einen oder mehrere Aspekte davon) oder in Bezug auf andere Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon), die hierin gezeigt oder beschrieben sind, verwenden.
Obwohl z. B. in den Zeichnungen die Impedanzelemente und die Schalter in einer Reihenfolge zwischen den Eingangsanschlüssen und den Summierknoten gezeigt sind, sollte dies nicht als einschränkend angesehen werden, weil die Impedanzelemente und die Schalter in diversen Ausführungsformen gemäß dem Verständnis eines Fachmanns auf dem Gebiet hinsichtlich der Lehren hierin in einer unterschiedlichen Reihenfolge angeordnet sein können, während dieselbe funktionale Leistungsfähigkeit aufrechterhalten wird. Außerdem kann gemäß dem Verständnis eines Fachmanns auf dem Gebiet hinsichtlich der Lehren hierin ein einzelnes Impedanzelement in den Zeichnungen durch mehrere verschiedene Impedanzelemente ersetzt sein, während dieselbe funktionale Leistungsfähigkeit aufrechterhalten wird, und ein einzelner Schalter in den Figuren kann durch mehrere verschiedene Schalter ersetzt sein, während dieselbe funktionale Leistungsfähigkeit aufrechterhalten wird.
Im Fall inkonsistenter Verwendungen zwischen diesem Dokument und allen Dokumenten, die durch Bezugnahme mit aufgenommen sind, ist die Verwendung in diesem Dokument bestimmend.
In diesem Dokument werden die Ausdrücke „ein“ oder „eine“ derart verwendet, wie es in Patentdokumenten üblich ist, derart, dass sie eines oder mehr als eines enthalten, unabhängig von allen anderen Instanzen oder Verwendungen von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“. In diesem Dokument wird der Ausdruck „oder“ derart verwendet, dass er sich auf ein nicht exklusives Oder bezieht, derart, dass „A oder B“ „A jedoch nicht B“, „B jedoch nicht A“ und „A und B“ enthält, sofern nichts anderes angegeben ist. In diesem Dokument werden die Ausdrücke „enthalten“ und „bei dem/in dem“ als die reinen Englisch-Äquivalente der jeweiligen Ausdrücke „umfassen“ und „wobei“ verwendet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Ausdrücke „enthalten“ und „umfassen“ erweiterungsfähig, das heißt, ein System, eine Einrichtung, ein Gegenstand, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Prozess, das/die/der Elemente zusätzlich zu jenen enthält, die nach einem derartigen Ausdruck in einem Anspruch aufgelistet sind, werden nach wie vor erachtet, in den Umfang jenes Anspruchs zu fallen. Außerdem werden in den folgenden Ansprüchen die Ausdrücke „erste(s)(r)“, „zweite(s)(r)“ und „dritte(s)(r)“ usw. rein als Kennzeichen verwendet und sind nicht dafür gedacht, ihren Gegenständen numerische Anforderungen aufzuerlegen.
Verfahrensbeispiele, die hierin beschrieben sind, können zumindest teilweise maschinen- oder computerimplementiert sein. Einige Beispiele können ein computerlesbares Medium oder ein maschinenlesbares Medium enthalten, das mit Anweisungen codiert ist, die betreibbar sind, eine elektronische Einrichtung zu konfigurieren, Verfahren durchzuführen, die in den oben stehenden Beispielen beschrieben sind. Eine Implementierung derartiger Verfahren kann Code wie etwa Mikrocode, Code einer Assemblersprache, Code einer Sprache einer höheren Stufe oder dergleichen enthalten. Derartiger Code kann computerlesbare Anweisungen zum Durchführen diverser Verfahren enthalten. Der Code kann Abschnitte von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann der Code in einem Beispiel auf einem oder auf mehreren flüchtigen, nicht flüchtigen oder nicht flüchtig materiellen, computerlesbaren Medien materiell gespeichert sein, wie etwa während der Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele für diese materiellen, computerlesbaren Medien können Festplatten, entfernbare Magnetlaufwerke, entfernbare optische Laufwerke (z. B. Compact Discs und Digital Video Discs), Magnetkassetten, Speicherkarten oder -sticks, Schreib/Lese-Speicher (RAM), Festwertspeicher (ROM) und dergleichen enthalten.
Die oben stehende Beschreibung ist dafür gedacht, veranschaulichend und nicht einschränkend zu sein. Zum Beispiel können die oben beschriebenen Beispiele (oder einer oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können verwendet werden, etwa durch einen Fachmann auf dem Gebiet nach dem Durchsehen der oben stehenden Beschreibung. Die Zusammenfassung ist bereitgestellt, um 37 C.F.R. §1.72(b) zu entsprechen, um dem Leser zu ermöglichen, das Wesen der technischen Offenbarung schnell zu erfassen. Sie wird in dem Verständnis vorgelegt, dass sie nicht dafür verwendet wird, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder einzuschränken. Außerdem können in der oben stehenden genauen Beschreibung diverse Merkmale zusammengruppiert sein, um die Offenbarung zu rationalisieren. Dies sollte nicht dahingehend interpretiert werden, dass beabsichtigt ist, dass ein nicht beanspruchtes, offenbartes Merkmal für einen beliebigen Anspruch wesentlich ist. Vielmehr kann der Gegenstand der Erfindung in weniger als allen Merkmalen einer speziell offenbarten Ausführungsform liegen. Somit sind die folgenden Ansprüche hierdurch als Beispiele oder Ausführungsformen in die genaue Beschreibung mit aufgenommen, wobei jeder Anspruch als eine getrennte Ausführungsform für sich selbst steht, und es ist angedacht, dass derartige Ausführungsformen in diversen Kombinationen oder Permutationen miteinander kombiniert sein können. Der Umfang der Erfindung sollte durch Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollständigen Umfang der Äquivalente, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind.

Claims

Verfahren zum Durchführen einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem, das mehrere Kondensatoren enthält, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren; Gruppieren der mehreren Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren; Auswählen einer Kondensatorkombination aus dem ersten Cluster und Anlegen einer ersten Referenzspannung und Auswählen einer Kondensatorkombination aus dem zweiten Cluster und Anlegen einer unterschiedlichen zweiten Referenzspannung; Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, und Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/DigitalUmsetzung desselben analogen Abtastwertes, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers mindestens eines der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits, wobei das Auswählen einer Kondensatorkombination aus dem ersten Cluster und das Anlegen einer ersten Referenzspannung und das Auswählen einer Kondensatorkombination aus dem zweiten Cluster und das Anlegen einer unterschiedlichen zweiten Referenzspannung Folgendes enthält: Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder dem zweiten Cluster und Anlegen einer ersten Referenzspannung und Auswählen mehrerer Kondensatoren der ersten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten Clusters oder des zweiten Clusters und Anlegen einer unterschiedlichen zweiten Referenzspannung, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist, wobei das Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen, das Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen, enthält, und wobei das Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen, das Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ersten Kombination, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen, enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner Folgendes umfasst: Gruppieren des ersten Clusters in eine zweite Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und Gruppieren des zweiten Clusters in eine zweite Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits; Erfassen eines zweiten Abtastwertes des Analogsignals zumindest auf einigen der mehreren Kondensatoren; Auswählen mehrerer Kondensatoren der zweiten Kondensatorkombination entweder aus dem ersten Cluster oder dem zweiten Cluster und Anlegen der ersten Referenzspannung und Auswählen mehrerer Kondensatoren der zweiten Kondensatorkombination aus dem anderen des ersten Clusters oder des zweiten Clusters und Anlegen einer zweiten Referenzspannung, wobei eine Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde, gleich einer Summe der Gewichte der ausgewählten Kondensatoren, an die die zweite Referenzspannung angelegt wurde, ist; Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des zweiten analogen Abtastwertes unter Verwendung der zweiten Kondensatorkombination, um einen dritten digitalen Ausgang D3 zu erzeugen; Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die die erste Referenzspannung angelegt wurde und Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählten Kondensatoren, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/DigitalUmsetzung desselben zweiten analogen Abtastwertes unter Verwendung der zweiten Kondensatorkombination, um einen vierten digitalen Ausgang D4 zu erzeugen; und Bestimmen einer Differenz zwischen dem dritten digitalen Ausgang D3 und dem vierten digitalen Ausgang D4, um einen Schätzwert eines zweiten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und das Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits Folgendes enthält: Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht zum Darstellen mindestens eines ersten Bits und Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, zum Darstellen mindestens eines zweiten Bits in einem kapazitiven Digital/Analog-Umsetzer.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: Speichern einer Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des ersten Fehlers und mindestens einer der mehreren Kondensatorkombinationen im ersten und zweiten Cluster.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: Anwenden eines Filters auf die bestimmte Differenz, um den geschätzten ersten Fehler zu verfeinern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: Anwenden eines Analogsignals, das den Schätzwert des ersten Fehlers darstellt, auf das Analog/Digital-Umsetzersystem.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: Anwenden eines Digitalsignals, das den Schätzwert des ersten Fehlers darstellt, auf einen digitalen Ausgang.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswählen einer Kondensatorkombination aus dem ersten Cluster Folgendes enthält: dynamisches Auswählen einer Kondensatorkombination aus dem ersten Cluster.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das dynamische Auswählen mindestens eines der Folgenden enthält: zufälliges Auswählen, pseudo-zufälliges Auswählen, „Barrel-Shifting“ und deterministisches Auswählen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen, Folgendes umfasst: Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung eines Algorithmus einer Routine der schrittweisen Näherung (SAR-Algorithmus), um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen.
Verfahren zum Durchführen einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem, das einen kapazitiven Digital/Analog-Umsetzer (DAC) mit Kondensatoren und eine Kondensatorbank mit Kondensatoren enthält, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der DAC-Kondensatoren; Gruppieren der DAC-Kondensatoren in mindestens einen ersten Cluster und einen zweiten Cluster; Auswählen einer Kondensatorkombination im ersten Cluster und Anlegen einer ersten Referenzspannung; Auswählen einer Kondensatorkombination in der Kondensatorbank und Anlegen einer unterschiedlichen zweiten Referenzspannung; Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ausgewählten Kombinationen, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte Kondensatorkombination im ersten Cluster und Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte Kondensatorkombination in der Kondensatorbank, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/DigitalUmsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ausgewählten Kondensatorkombinationen, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers mindestens eines der Kondensatoren in der Kondensatorbank und im DAC zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 12, das Folgendes umfasst: Gruppieren des ersten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem ersten Nenngewicht, um die erste Referenzspannung zu empfangen, und Gruppieren des zweiten Clusters in eine erste Kondensatorkombination mit einem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist, wobei die Kondensatoren im DAC eine erste Mehrzahl von Kondensatoren enthalten, wobei die Kondensatoren in der Kondensatorbank eine zweite Mehrzahl von Kondensatoren enthalten, wobei das Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der DAC-Kondensatoren das Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der ersten Mehrzahl von Kondensatoren enthält, wobei das Gruppieren der DAC-Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster und einen zweiten Cluster das Gruppieren der ersten Mehrzahl von Kondensatoren mindestens in einen ersten Cluster von Kondensatoren und einen zweiten Cluster von Kondensatoren enthält, wobei das Auswählen einer Kondensatorkombination im ersten Cluster und das Anlegen einer ersten Referenzspannung das Auswählen einer ersten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatorbank mit dem ersten Nenngewicht und das Anlegen einer zweiten Referenzspannung enthält, wobei das Auswählen einer Kondensatorkombination in der Kondensatorbank und das Anlegen einer unterschiedlichen zweiten Referenzspannung das Auswählen einer ersten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatorbank mit dem ersten Nenngewicht und das Anlegen einer zweiten Referenzspannung enthält, und wobei das Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte Kondensatorkombination im ersten Cluster und das Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte Kondensatorkombination in der Kondensatorbank, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde, das Anlegen der zweiten Referenzspannung an die erste Kondensatorkombination und das Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte erste Gruppe von Kondensatoren der Kondensatorbank, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde, enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner Folgendes umfasst: Gruppieren des ersten Clusters in eine zweite Kondensatorkombination mit dem ersten Nenngewicht, um die erste Referenzspannung zu empfangen, und Gruppieren des zweiten Clusters in eine zweite Kondensatorkombination mit dem zweiten Nenngewicht, das vom ersten Nenngewicht verschieden ist; Erfassen eines zweiten Abtastwertes des Analogsignals zumindest auf einigen der ersten Mehrzahl von Kondensatoren; Auswählen einer zweiten Gruppe von Kondensatoren aus der zweiten Mehrzahl von Kondensatoren der Kondensatorbank und Anlegen der zweiten Referenzspannung; Durchführen einer zweiten Analog/Digital-Umsetzung des zweiten analogen Abtastwertes unter Verwendung der zweiten Kondensatorkombination, um einen dritten digitalen Ausgang D3 zu erzeugen; Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zweiten Kondensatorkombinationen und Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte zweite Gruppe von Kondensatoren der Kondensatorbank, an die zuvor die zweite Referenzspannung angelegt wurde; Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/DigitalUmsetzung desselben zweiten analogen Abtastwertes unter Verwendung der zweiten Kondensatorkombinationen, um einen vierten digitalen Ausgang D4 zu erzeugen; und Bestimmen einer Differenz zwischen dem dritten digitalen Ausgang D3 und dem vierten digitalen Ausgang D4, um einen Schätzwert eines zweiten Fehlers der mehreren Kondensatoren zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das ferner Folgendes umfasst: Speichern einer Entsprechung zwischen einer Darstellung des Schätzwertes des ersten Fehlers und den ausgewählten Kondensatorkombinationen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, das ferner Folgendes umfasst: Anwenden eines Filters auf die bestimmte Differenz, um den geschätzten ersten Fehler zu verfeinern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, das ferner Folgendes umfasst: Anwenden eines Analogsignals, das den Schätzwert des ersten Fehlers darstellt, auf das Analog/Digital-Umsetzersystem.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, das ferner Folgendes umfasst: Anwenden eines Digitalsignals, das den Schätzwert des ersten Fehlers darstellt, auf einen digitalen Ausgang.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei das Auswählen einer Kondensatorkombination in der Kondensatorbank Folgendes enthält: dynamisches Auswählen einer Kondensatorkombination in der Kondensatorbank.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das dynamische Auswählen mindestens eines der Folgenden enthält: zufälliges Auswählen, pseudo-zufälliges Auswählen, „Barrel-Shifting“ und deterministisches Auswählen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei das Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ausgewählten Kombinationen, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen, Folgendes umfasst: Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ausgewählten Kombinationen unter Verwendung eines Algorithmus einer Routine der schrittweisen Näherung (SAR-Algorithmus), um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen.
System zum Durchführen einer Kalibrierung für ein Analog/Digital-Umsetzersystem, das einen kapazitiven Digital/Analog-Umsetzer (DAC) mit Kondensatoren und eine Kondensatorbank mit Kondensatoren enthält, wobei das System Folgendes umfasst: Mittel zum Erfassen eines ersten Abtastwertes eines Analogsignals zumindest auf einigen der DAC-Kondensatoren; Mittel zum Gruppieren der DAC-Kondensatoren in mindestens einen ersten Cluster und einen zweiten Cluster; Mittel zum Auswählen einer Kondensatorkombination im ersten Cluster und zum Anlegen einer ersten Referenzspannung; Mittel zum Auswählen einer Kondensatorkombination in der Kondensatorbank und zum Anlegen einer unterschiedlichen zweiten Referenzspannung; Mittel zum Durchführen einer ersten Analog/Digital-Umsetzung des analogen Abtastwertes unter Verwendung der ausgewählten Kombinationen, um einen ersten digitalen Ausgang D1 zu erzeugen; Mittel zum Anlegen der zweiten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte Kondensatorkombination im ersten Cluster und zum Anlegen der ersten Referenzspannung an die zuvor ausgewählte Kondensatorkombination in der Kondensatorbank; Mittel zum Durchführen zumindest einer teilweisen zweiten Analog/Digital-Umsetzung desselben analogen Abtastwertes unter Verwendung der ausgewählten Kombinationen, um einen zweiten digitalen Ausgang D2 zu erzeugen; und Mittel zum Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten digitalen Ausgang D1 und dem zweiten digitalen Ausgang D2, um einen Schätzwert eines ersten Fehlers mindestens eines der Kondensatoren in der Kondensatorbank und im DAC zu erzeugen.