DE10314189A1

DE10314189A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung eines gewichteten Netzwerks

Info

Publication number: DE10314189A1
Application number: DE10314189A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Draxelmayr
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-29
Also published as: US20040227652A1; DE10314189B4; US7046178B2

Abstract

Es werden verbesserte Verfahren zur Kalibrierung, insbesondere zur Selbstkalibrierung, eines A/D- oder D/A-Wandlers mit gewichtetem Netzwerk (CN) vorgeschlagen. Dabei wird nur ein relevanter Teil der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) durch Messung kalibriert. Zudem wird durch mehrmalige Wiederholung von für die Kalibrierung benutzten Messungen ein Rauschen zur Erhöhung einer Auflösung benutzt. Schließlich werden Möglichkeiten zur Offsetbehandlung dargestellt. Dabei werden komplementäre Gleichungen aufgestellt und durch Subtraktion der Offsets eliminiert. Falls eine zur Kalibrierung nötige Gleichung wegen eienr Bereichsüberschreitung nicht direkt aufgestellt werden kann, wird dies unter Verwendung spezieller Binärcodes, welche angeben, welche Gewichte aktiviert bzw. deaktiviert sind, und deren Transformation gelöst.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung eines gewichteten Netzwerks Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierungsverfahren für insbesondere redundante Analog/Digital (A/D)- und Digital/Analog (D/A)-Wandler mit gewichtetem Netzwerk und A/D- bzw. D/A-Wandler zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Eine wichtige Schnittstelle zwischen verschiedenen Typen von Systemen ist eine Verbindung zwischen analogen und digitalen Teilen der Systeme. Um die Signale an dieser Verbindung entsprechend umzuwandeln, benötigt man A/D- bzw. D/A-Wandler.

Bei vielen Typen von A/D- und D/A-Umsetzern benötigt man Referenzelemente, die aus einer vorgegebenen Referenzgröße, beispielsweise einer Referenzspannung, weitere Größen ableiten, die für die A/D- bzw. D/A-Wandlung benötigt werden. Diese Referenzelemente bilden ein gewichtetes Netzwerk und werden nachfolgend als Gewichte bezeichnet. In der Praxis werden die gewichteten Netzwerke beispielsweise durch Widerstände, Transistoren oder Kondensatoren realisiert. Derartige A/D-Wandler arbeiten beispielsweise nach den Verfahren der sukzessiven Approximation, für die als ein Vertreter ein Wandler mit Ladungsverteilung (charge redistribution) gelten kann, bei dem das gewichtete Netzwerk aus Kapazitäten besteht. Gewichtete Widerstandsnetzwerke sind beispielsweise in Wandlern nach dem Verfahren der gewichteten Ströme oder mit einem Leiternetzwerk (R-2R) bekannt. Da die Gewichte als Referenz zur Umsetzung dienen, ist es wichtig, dass die Gewichtswerte, beispielsweise die Kapazitätswerte, zueinander in einem genau vorgegebenen Verhältnis stehen. Dabei können sich Probleme ergeben, weil die Gewichte nicht genau genug hergestellt werden können.

Daher ist eine Kalibrierung des gewichteten Netzwerkes nötig. Eine Möglichkeit hierfür ist eine Selbstkalibrierung der beispielsweise in der EP 0320642 B1 beschriebenen Art.

1 zeigt ein Beispiel eines entsprechenden A/D-Wandlers, welcher zur Selbstkalibrierung eines Kapazitätsnetzwerks CN mit einzelnen Gewichten bzw. Kapazitäten C0 bis Cn ausgelegt ist. Den Kapazitäten C0 bis Cn ist dabei ein entsprechendes Schalternetzwerk SN zugeordnet. Durch diese Schalter können einzelne Kapazitäten des Kapazitätsnetzwerks aktiviert bzw. deaktiviert werden, d.h. an die jeweilige Kapazität kann wahlweise eine Spannung angelegt werden, was wiederum zu einer Ladung auf der Kapazität führt.

Die Analog-Digitalwandlung eines an einem Eingang UI anliegenden Analogsignals erfolgt dabei beispielsweise durch das Verfahren der sukzessiven Approximation. Der Ausgang, d. h. der Summationspunkt SP des gewichteten Kapazitätsnetzwerks CN ist an einen Eingang eines Komparators K angeschlossen, dem ein sukzessives Approximationsregister SAR nachgeschaltet ist. Zudem verfügt der Komparator über eine Rückkopplung, welche über einen Schalter S geöffnet oder geschlossen werden kann. Die der internen Anzahl n + 1 der Bits, welche der Anzahl der Gewichte entspricht, entsprechenden Ausgänge des sukzessiven Approximationsregisters SAR bilden einerseits den Digitalausgang OUT des Wandlers und sind andererseits auf das Schalternetzwerk SN und auf eine Recheneinheit RE zurückgeführt. Ein Eingangsmultiplexer MUX mit Eingängen, die durch zwei Referenzspannungen UR1 und UR2 sowie durch den Eingang UI für das umzuwandelnde Analogsignal festgelegt sind, führt ausgangsseitig auf das Schalternetzwerk SN. Eine Zeitkontrolleinheit und eine Kalibrierungslogik TCN zur Durchführung der Kalibrierung steuern sowohl den Multiplexer MUX als auch das Schalternetzwerk SN und stehen in Verbindung mit der Recheneinheit RE. Die Zeitkontrolleinheit und Kalibrierungseinheit einerseits und die Recheneinheit andererseits bilden zusammen eine Steuereinheit, mittels der die Selbstkalibrierung durchgeführt werden kann.

Bei dem in 1 dargestellten Beispiel erfolgt die Selbstkalibrierung derart, dass durch Experimente bzw. Messungen Gleichungen zwischen den Werten der einzelnen Kapazitäten C0 bis Cn aufgestellt werden. Dabei wird bevorzugt jeweils eine Kapazität als Summe von Kapazitäten mit niedrigerem Wert dargestellt. In dem dargestellten Beispiel ist beispielsweise C0 die niedrigste Kapazität und Cn die größte Kapazität, sie entsprechen also dem niedrigstwertigen Bit (LSB) bzw. dem höchstwertigen Bit (MSB).

Die Bestimmung dem entsprechenden Gleichungen zwischen den Kapazitäten kann wie folgt durch eine Messung bzw. ein Experiment erfolgen: Zunächst wird von einer Eingangsspannung bei bestimmten Schalterstellungen des Schalternetzwerkes SN und geschlossenem Schalter S eine Gesamtladung auf das Kapazitätsnetzwerk gebracht, welche über die Kapazitäten einer an dem Komparator K anliegenden Spannung entspricht. Diese Gesamtladung wird nun konstant gehalten, indem der Schalter S geöffnet wird, was auch als Sampeln bezeichnet wird. Soll nun beispielsweise der Wert der Kapazität C3 als Funktion der Werte der Kapazitäten C0 bis C2 festgestellt werden, wird der der Kapazität C3 entsprechende Schalter des Schalternetzwerks SN umgelegt, also der Bitwert, welcher der Kapazität C3 entspricht, geändert. Anschließend werden die Kapazitäten C0 bis C2 über ihre entsprechenden Schalter so manipuliert, dass die am Summationspunkt SP anliegende Spannung zumindest annähernd konstant bleibt, was durch den Komparator K festgestellt wird. Aus den Änderungen der den Kapazitäten C0 bis C2 entsprechenden Schaltern ergibt sich dann, durch welche Kapazitäten C0 bis C2 die Kapazität C3 dargestellt werden kann, also eine Gleichung zwischen C3 und CO bis C2.

Eine bestimmte Schalterstellung kann dabei durch einen Binärcode dargestellt werden, wobei eine 1 eine aktiviertes Gewicht und eine 0 ein deaktiviertes Gewicht angibt. In Falle von 6 Kapazitäten könnte ein solcher Binärcode 111000 lauten. Dies bedeutet, dass die Kapazitäten C0, C1 und C2 deaktiviert sind und die Kapazitäten C3, C4 und C5 aktiviert sind.

Führt man obige Bestimmung einer Gleichung für alle Kapazitäten C1 bis Cn durch, ergibt sich ein Gleichungssystem der folgenden Art. C1 = D10·C0 C2 = D20·C0 + D21·C1 C3 = D30·C0 + D31·C1 + D32·C2 Cn = Dn0·C0 + Dn1·C1 + Dn2·C2 + ... + Dn(n – 1)·C(n – 1) (1)mit Dij ∊ {0; 1}

Mit Hilfe dieses Gleichungssystems können von der Recheneinheit RE die relativen Gewichtswerte der Kapazitäten C1 bis Cn in Bezug auf den Gewichtswert der Kapazität C0 berechnet werden. Diese werden auf den Gesamtwert, auch als "Full Scale" bezeichnet, normiert, welcher nach folgender Gleichung bestimmt ist, in der FS den Gesamtwert bezeichnet: C0 + C1 + C2 + ... + Cn = FS (2)

Dieses Verfahren zur Selbstkalibrierung eignet sich insbesondere auch für so genannte redundante Wandler, bei denen die Kapazitäten nicht binär gewichtet sind, also nicht C0: Cl: C2... = 1: 2: 4: 8 usw. gilt, sondern das Verhältnis der Gewichtswerte aufeinander folgender Gewichte kleiner als zwei ist. Bei derartigen Netzwerken redundanter Wandler sind die Gleichungen aus Gleichungssystem (1) im Allgemeinen nicht eindeutig bestimmt, da es mehrere Möglichkeiten geben kann, eine Kapazität als Funktion der niedrigeren Kapazitäten darzustellen.

Ein analoges Kalibrierungsverfahren kann auf andere Arten von Gewichten, beispielsweise Widerstände, angewendet werden.

Bei derartigen Kalibrierungsverfahren können verschiedene Probleme auftreten:

1. Bei einer entsprechend großen Zahl von Kapazitäten ist die Anzahl der Gleichungen entsprechend hoch. Damit steigt die Anzahl der Messungen bzw. Experimente zur Bestimmung der Gleichungen des Gleichungssystems 1, was einen erhöhten Zeitbedarf bedeutet. Während diesem Zeitraum kann der Wandler nicht zur Wandlung von Signalen eingesetzt werden.
2. Die Gleichungen für die Kapazitäten mit niedrigerem Gewichtswert sind im Allgemeinen relativ ungenau, da nur wenige niederwertige Kapazitäten zur Darstellung einer Kapazität verwendet werden. Hat beispielsweise C1 den 1,8-fachen Wert von C0, würde die erste Gleichung des Gleichungssystems 1 C1 = 1·C0 lauten, was einen Fehler von 80% bedeutet.
3. Ein Rauschen des Systems kann zu uneindeutigen Kalibrierergebnissen führen, d. h. bei der Bestimmung einer Gleichung können sich die Koeffizienten Dij aufgrund des Rauschens bei jeder Bestimmung der Gleichung unterscheiden.
4. In der Praxis kann schaltungsbedingt ein Offset in den Gleichungssystemen auftreten, welcher das Kalibrierergebnis ungenau macht und somit auch die Genauigkeit des Wandlers negativ beeinflusst. Diesbezüglich sind chargeredistribution-Wandler ähnlich dem in 1 dargestellten vorgeschlagen worden, bei denen der Komparator K mehrere Stufen und entsprechend mehrere Rückkopplungen mit Schaltern S aufweist. Durch sequenzielles Öffnen der Schalter beim Sampeln kann der Offset minimiert werden. Damit wird jedoch kein definiertes Samplingverhalten des Wandlers erreicht, welches für dynamische Eingangssignale erforderlich ist. Alternativ kann eine Offsetspannung des Komparators durch ein Hilfsnetzwerk kompensiert werden, was einen zusätzlichen Schaltungsaufwand bedeutet.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kalibrierungsverfahren sowie eine entsprechende A/D- oder D/A-Wandlervorrichtung bereitzustellen, bei dem die obigen Probleme gelöst sind und die Kalibrierung genauer, mit geringerem Zeitaufwand und unter Berücksichtigung von Rauschen und Offset erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kalibrierungsverfahren gemäß den Ansprüchen 1, 3, 4, 6, 7 und 12 bzw. einen A/D- oder D/A-Wandler gemäß den Ansprüchen 18, 19, 20, 21, 22 und 23. Die Unteransprüche definieren jeweils vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsbeispiele des Kalibrierungsverfahrens bzw. des Wandlers.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Teil von Verhältnissen von Gewichtswerten von Gewichten eines gewichteten Netzwerks als fest anzunehmen und nur die restlichen Gewichte zu kalibrieren. Bevorzugt werden dabei die Verhältnisse der Gewichtswerte der Gewichte mit niedrigerem Gewichtswert zueinander als fest angenommen. Diese festen Verhältnisse sind bei niedrigwertigen Gewichten im Allgemeinen genauer als durch Messungen oder Experimente ermittelte. Zudem sinkt der Zeitaufwand, da weniger Gleichungen aufgestellt werden müssen.
Zur Behandlung des Rauschens wird vorgeschlagen, eine Bestimmung mindestens einer Gleichung zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte zwei- oder mehrmals zu wiederholen und die entsprechenden Koeffizienten der mindestens einen Gleichung zur Bestimmung der Gewichtswerte durch Mitteln zwischen den verschiedenen Messungen zu ermitteln.
Weiterhin werden erfindungsgemäß verschiedene Verfahren zur Berücksichtigung eines Offsets vorgeschlagen. Eine erste erfindungsgemäße Möglichkeit hierfür ist die Aufstellung von zwei komplementären Gleichungen, d. h., Gleichungen mit umgekehrten Vorzeichen. Da der Offset bei entsprechendem Aufstellen der Gleichung in einem solchen Fall jeweils das gleiche Vorzeichen aufweist, kann er durch Subtraktion der Gleichungen eliminiert werden.
Eine andere Möglichkeit zur Berücksichtigung des Offsets ist nötig, wenn der Offset verhindert, dass eine Gleichung zur Bestimmung der Gewichtswerte aufgestellt werden kann. Dafür wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur Bestimmung der Gleichung einen ersten Binärcode, bei dem jeder Bitwert ein aktiviertes oder deaktiviertes Gewicht bezeichnet, derart in einen äquivalenten Binärcode mit gleichem Wert zu transformieren, dass durch Vergleich des ersten Binärcodes mit dem äquivalenten Binärcode die Gleichung ermittelt werden kann. Unter dem Wert eines Binärcodes wird dabei die Summe aller Gewichtswerte der gemäß diesem Binärcode aktivierten Gewichte verstanden.
Ein Offset kann erfindungsgemäß auch durch separat durch Transformation eines Binärcodes in einen zweiten Binärcode, welcher sich nur durch den Offset vom ersten Binärcode unterscheidet, ermittelt werden und entweder durch vorzeichenrichtige Addition zu einem Ergebnis einer Wandlung oder durch Vorladen bzw. Vorbelegen der Gewichte beim Wandlungsvorgang mit dem entsprechenden Offset berücksichtigt werden.
Diese verschiedenen Verfahren können ja nach Bedarf und Art des Wandlers einzeln eingesetzt werden oder auch miteinander kombiniert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 einen selbstkalibrierenden Analog/Digital-Wandler mit gewichtetem Kapazitätsnetzwerk, und
2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines äquivalenten Binärcodes zur Umgehung von Offsetproblemen.
Der in 1 dargestellte Analog-Digitalwandler wurde bereits in der Einleitung näher beschrieben und eignet sich ebenso als Beispiel für die Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren. Im Unterschied zu einem herkömmlichen Wandler ist hier die aus der Recheneinheit RE und der Zeitkontrolleinheit und Kalibrierungslogik TCN bestehende Steuereinheit zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Verfahren nicht nur auf gewichtete Kapazitätsnetzwerke bei redundanten Wandlern anwendbar sind, sondern allgemein angewandt werden können, d. h. auf kapazitive Wandler, resistive Wandler, differenzielle Wandler, Wandler mit Spannungs- oder Stromeingang usw.
Wie in der Einleitung beschrieben, werden zur Kalibrierung die Gewichtswerte der Kapazitäten C0 bis Cn bestimmt. Dies erfordert bei einer großen Anzahl von Kapazitäten einen entsprechend hohen Zeitaufwand. In der Praxis müssen insbesondere die niederwertigen Kapazitäten C0, C1,... Cm (m ≤ n) bzw. ihre Verhältnisse zueinander nicht immer bestimmt werden, man kann ihre Gewichtswerte bzw. ihre gegenseitigen Verhältnisse in guter Näherung auch als vorherbestimmt annehmen, da gleiche relative Fehler bei den niedrigeren Kapazitäten keine so große Auswirkung auf das Endergebnis des Analog-Digital-Umsetzvorgangs haben wie Fehler bei den Kapazitäten C(m + 1),...,Cn, welche höherwertigeren Bits entsprechen. Zudem kann durch diese Maßnahme eine höhere Genauigkeit erzielt werden. Beträgt das Verhältnis C1:C0 nominell 1,8 und, bedingt durch Fertigungstoleranzen, in Wirklichkeit 1,82, ist es genauer, das nominelle Verhältnis 1,8 als fest anzunehmen. Denn eine Bestimmung des Verhältnisses durch Messung bzw. Experiment würde, wie in der Einleitung erläutert, zum Ergebnis C1:C0 = 1 führen, was wesentlich ungenauer ist.
Welche Verhältnisse bzw. Gewichtswerte hier als vorherbestimmt angenommen werden können, hängt von der erforderlichen Genauigkeit und damit von der jeweiligen Anwendung ab.
Das in der Einleitung dargestellte Gleichungssystem 1 reduziert sich demnach auf das folgende Gleichungssystem 3: C(m + 1) = D(m + 1)0·C0 + D(m + 1)1·C1 + ... + D(m + 1)m·Cm Cn = Dn0·C0 + Dn1·C1 + ... +Dmn·Cm + ... + Dn(n – 1)·C(n – 1) (3)
Durch dieses Gleichungssystem 3 werden dann die relativen Gewichtswerte der Kapazitäten C(m + 1) bis Cn durch das bereits in der Einleitung beschriebene Verfahren bestimmt. Damit wird das Verfahren und die Lösung des Gleichungssystems einfacher und benötigt weniger Rechenzeit.
Reale Schaltkreise, also auch reale A/D- oder D/A-Wandler, weisen stets ein gewisses Rauschen auf. Dies bewirkt, dass bei der Ermittlung der oben dargestellten Gleichungssysteme 1 bzw. 3 die Koeffizienten Dij bei mehrmaligem Bestimmen einer Gleichung nicht exakt reproduzierbar sind. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diese Eigenschaft zu einer Erhöhung der Auflösung zu verwenden. Wenn beispielsweise eine Gleichung zehn Mal bestimmt wird und dabei für einen bestimmten Koeffizienten Dij drei Mal der Wert 0 und sieben Mal der Wert 1 ermittelt wird, kann der Koeffizient auf den entsprechenden Mittelwert 0,7 gesetzt werden. Dieser Wert ist mit hoher Wahrscheinlichkeit genauer als der Wert 1, der sich aus einer Majoritätsentscheidung in diesem Fall ergeben würde. Für das gesamte Gleichungssystem 1 oder 3 gilt demnach, dass die Koeffizienten Dij jetzt nicht mehr nur die Werte 1 (für ein aktiviertes Gewicht bzw. ein Gewicht, das zur Darstellung des jeweiligen auf der linken Seite der Gleichung stehenden Gewichtes nötig ist) und 0 (für ein Gewicht, welches deaktiviert ist bzw. entsprechend nicht nötig ist), sondern beliebige Werte zwischen 0 und 1 annehmen können. Im Übrigen ist die Behandlung genauso wie bei dem herkömmlichen Verfahren, d. h., das entsprechende Gleichungssystem wird von der Recheneinheit RE gelöst. Wenn die Anzahl der Messungen, über die Bemittelt wird, eine Zweierpotenz ist, ist die Implementierung der Arithmetik besonders einfach. Dieses Verfahren ist nicht nur auf die hier beschriebene Art des Gleichungssystems anwendbar, sondern beispielsweise auch auf ein Gleichungssysteme, welche statt der Koeffizienten Dij Spannungskorrekturfaktoren, welche des Verhältnis einer Kapazität zu der Summer der Kapazitäten mit niedrigerem Gewichtswert als diese eine Kapazität beschreiben, verwenden.
Ein weiteres Problem, welches bei der Anwendung von Selbstkalibrierungsverfahren auf gewichtete Netzwerke wie dem in 1 dargestellten auftritt, ist der sogenannte Offset. Dieser kann im vorliegenden Beispiel beispielsweise durch Ladungsträgerinjektion in das Kapazitätsnetzwerk CN oder direkt durch den Komparator K verursacht werden. Dies führt dazu, dass die durch die Messungen ermittelten Gleichungen des Gleichungssystems (1) bzw. (3) die Form erhalten
Nach dem in der Einleitung beschriebenen Verfahren gibt es zwei Möglichkeiten, obige Gleichung (4) aufzustellen. Zum einen kann der Schalter, der der Kapazität Ck entspricht, nach dem Sampeln von 0 auf 1 gestellt werden und somit die anderen nötigen Schalterstellungen bzw. Koeffizienten ermittelt werden, oder er kann umgekehrt von 1 auf 0 gestellt werden. Dies ergibt zwei komplementäre Gleichungen mit entgegengesetzten Vorzeichen. Ohne Offset sind diese Gleichungen äquivalent. Im Falle eines Offsets hat der Offset in beiden Fällen das gleiche Vorzeichen. Die zweite zur Gleichung 4 komplementäre Gleichung ergibt sich also zu
Subtrahiert man nun Gleichung (5) von Gleichung (4), so kürzt sich der Offset heraus, und man erhält, wenn man die resultierende Gleichung noch durch zwei teilt, die gewünschte Gleichung zur Bestimmung der Gewichtswerte ohne Offset.
Zu beachten ist hier, dass wegen des oben angesprochenen Rauschens und wegen des Offsets die Koeffizienten Dki in Gleichungen (4) und (5) unterschiedlich sein können. Dieses Problem lässt sich analog wie oben beschrieben durch Mitteln beheben. Gleichungen (4) und (5) können auch jeweils mehrfach bestimmt werden, und zur Bestimmung der Koeffizienten wird entsprechend über die so bestimmten Gleichungen Bemittelt.
Ein weiteres Problem, welches durch einen Offset verursacht werden kann ist, dass eine Gleichung durch das in der Einleitung beschriebene Verfahren gar nicht aufgestellt werden kann, weil dies zu einer Bereichsüberschreitung bzw. einem Overflow führen würde. Dies ist beispielsweise dann der Fall, aufgrund des Offsets mehr Kapazitäten durch entsprechendes Betätigen der Schalter aktiviert oder deaktiviert werden müssten, als überhaupt vorhanden sind. Durch das im Folgenden vorgestellte erfindungsgemäße Verfahren kann dieses Problem ohne Zuhilfenahme weiterer analoger Mittel wie Hilfsnetzwerken zur Offsetkompensation gelöst werden. In 2 sind die dazu nötigen Schritte in einem Flussdiagramm dargestellt. Als erstes wird in einem Schritt a ein Ausgangs- oder erster Binärcode 1 festgelegt. Dieser Binärcode beschreibt die Schalterstellungen des Schalternetzwerks SN, wobei eine „1" einer aktivierten Kapazität und eine „0" einer deaktivierten Kapazität entspricht. Hierzu wird eine Kapazität ausgewählt, die man als Funktion der Kapazitäten mit geringerem Wert bestimmen will. Zudem wird ausgewählt, ob der dieser Kapazität Ck entsprechende Bitwert des ersten Binärcodes von 1 auf 0 oder von 0 auf 1 gesetzt werden soll. Dieser Bitwert wird dann jeweils auf den so festgelegten Anfangswert gesetzt, die niederwertigeren Bitwerte werden auf den dazu komplementären Wert 1 oder 0 gesetzt. Die höherwertigen Bitwerte sind dabei belanglos, man setzt sie praktischerweise so, dass der Wert des ersten Binärcodes bevorzugt in der Mitte des durch die Werte eines derartigen Binärcodes darstellbaren Bereichs oder zumindest weit genug von den Rändern des Bereichs entfernt liegt, damit bei den nachfolgenden Schritten das Ergebnis auch unter Berücksichtigung des Offsets noch darstellbar ist. Unter dem Wert des Binärcodes wird dabei die Summe der Gewichtswerte der aktivierten Kapazitäten verstanden. Bei den den höchstwertigen Kapazitäten entsprechenden Bitwerten ist dies natürlich nicht möglich. Bei redundanten Wandlern ist die durch die Redundanz erzeugte „Reserve" jedoch groß genug, dass es bei der Bestimmung der entsprechenden Gleichung im Allgemeinen nicht zu Offsetproblemen kommt.
Wenn man beispielsweise in einem 12-Bit-Binärcode entsprechend 12 Kapazitäten C0 bis C11 den Gewichtswert von C9 in Abhängigkeit von den Gewichtswerten der Kapazitäten C0 bis C8 bestimmen will, sähe der erste Code beispielsweise so aus: 100 111 111 111, wobei der der Kapazität C9 entsprechende Bitwert unterstrichen ist.
In einem Schritt b wird der zu diesem Binärcode komplementäre zweite Binärcode 2 gebildet, d. h., sämtliche Bits werden invertiert. Der zweite Binärcode 2 wäre in obigem Beispiel dann 011 000 000 000.
In einem weiteren Schritt c wird ausgehend von diesem zweiten Binärcode 2 im Wesentlichen die in der Einleitung beschriebene Messung durchgeführt, d. h., die Bitwerte werden so umgeändert, dass der Wert des Binärcodes gleich bleibt, was in der Vorrichtung von 1 durch den Komparator K überprüft wird. Dabei könnte sich im obigen Beispiel der dritte Binärcode 011 000 001 101 3 ergeben. Dieser dritte Binärcode 3 ist bis auf einen Offsetwert äquivalent zu dem zweiten Binärcode 2. Wie zu sehen ist, hat in diesem Beispiel der der Kapazität C9 entsprechende Bitwert wiederum den Wert 1 erhalten, bei den Bitwerten, die C0, C2 und C3 entsprechen, ergaben sich Veränderungen. In diesem Beispiel wäre der Offset demnach 000 000 001 101.
In einem Schritt d wird der zu diesem dritten Binärcode 3 komplementäre vierte Binärcode 4 durch Invertieren der einzelnen Bits gebildet. Ein Beispiel für diesen vierten Binärcode 4 wäre dann 100 111 110 010.
Durch ein analoges Vorgehen wie in Schritt b wird aus diesem vierten Binärcode 4 in Schritt e dann ein fünfter oder äquivalenter Binärcode 5 gewonnen. Ein mögliches Beispiel ist hier 101 000 000 110. Dieser fünfte Binärcode 5 ist, wie im Folgenden gezeigt werden soll, äquivalent zu dem ersten Binärcode 1. Aus Vergleich des ersten Binärcodes 1 mit dem fünften Binärcode 5 kann somit die gewünschte Gleichung ermittelt werden, im vorliegenden Fall C9 = C8 + C7 + C6 + C5 + C4 + C3 + C0.
Zunächst soll festgestellt werden, dass der vierte Binärcode 4 genau jener Binärcode ist, der bei Anwendung des Verfahrens von Schritt c bzw. e auf den vierten Binärcode 4 den ersten Binärcode 1 als Ergebnis liefern kann, d. h., ein Abstand zwischen dem vierten Binärcode 4 und dem ersten Binärcode 1 ist durch den Offset gegeben. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass der dritte Binärcode 3 aus dem zweiten Binärcode 2 in Schritt c durch ein derartiges Verfahren (Abstand = Offset) hervorgegangen ist. Der zweite Binärcode 2 und der dritte Binärcode 3 wiederum sind die Komplemente der ersten Binärcodes 1 bzw. des vierten Binärcodes 4, womit auch deren Abstände gleich sind. Man kann dies auch genauer sehen, indem man das Verhalten der einzelnen Bitwerte untersucht. Beim Übergang c von dem zweiten Binärcode 2 auf den dritten Binärcode 3 wurden einige Bitwerte von 0 auf 1 gesetzt, einige Bitwerte wurden von 1 auf 0 gesetzt und einige Bitwerte haben sich nicht geändert. Für Bitwerte, die sich geändert haben, gilt: Der erste Binärcode 1 wurde in Schritt b zum zweiten Binärcode 2 komplementiert, dann haben sich die Bits geändert (= komplementiert, dritter Binärcode 3 = erster Binärcode 1 für diese Bits) und danach wurden sie wieder komplementiert (vierter Binärcode 4 = zweiter Binärcode 2). Da durch das Verfahren von Schritt c der zweite Binärcode 2 in den dritten Binärcode 3 übergeführt wird, bedeutet das auch, dass der vierte Binärcode 4 in den ersten Binärcode 1 übergeführt wird. Für Bitwerte, die sich nicht geändert haben, gilt: Der erste Binärcode 1 wurde in Schritt b in den zweiten Binärcode 2 komplementiert, in Schritt c bleiben die Bitwerte gleich (dritter Binärcode 3 = zweiter Binärcode 2), danach werden sie wieder komplementiert (vierter Binärcode 4 = erster Binärcode 1).
Dieses Verfahren lässt sich auch mit einem Offset durchführen. Damit kann man das gewünschte Gleichungssystem aufstellen, womit dann die Kalibrierung möglich ist. Ein weiteres Beispiel mit denselben ersten und zweiten Binärcodes 1 und 2 wie oben sieht wie folgt aus:
erster Binärcode 1: 100 111 111 111
zweiter Binärcode 2: 011 000 000 000
dritter Binärcode 3: 010 111 010 110
vierter Binärcode 4: 101 000 101 100
fünfter Binärcode 5: 101 000 011 101
sDies würde dann zur Gleichung C9 = C8 + C7 + C6 + C5 + C1 führen.
Da der erste 1 und der zweite 2 Binärcode durch einfaches Invertieren aller Bitwerte auseinander hervorgehen, kann das Verfahren natürlich auch ausgehend vom zweiten Binärcode mit Schritt c begonnen werden. Der erste Binärcode 1 wird dann später durch Invertieren der Bitwerte des zweiten Binärcodes 2 explizit bestimmt, oder es wird zur Bestimmung der Gleichung der zweite Binärcode 2 mit entsprechend angepassten Regeln mit dem äquivalenten Binärcode 5 verglichen.
Man kann das Kalibrierungsverfahren noch dadurch vervollständigen, dass man den Offset auch während der normalen A/D- bzw. D/A-Wandlung korrigiert. Dazu kann man folgendermaßen vorgehen: Nach der eigentlichen Kalibrierphase wird einfach ein beliebiger Binärcode, bevorzugt in der Mitte des darstellbaren Bereichs, gewählt, gesampelt und danach eine Konversion eines Binärcodes bei Beibehaltung des Gesamtwertes, also ein Verfahren bzw. ein Experiment ähnlich wie in den Schritten c oder e des in 2 dargestellten und oben beschriebenen Verfahrens, durchgeführt. Ist das Vorzeichen des Offsets bekannt, kann für einen positiven Offset ein Binärcode, dessen Bitwerte konstant 0 sind, und für einen negativen Offset ein Binärcode, dessen Bitwerte konstant 1 sind, verwendet werden. Als Ergebnis erhält man wie im obigen Verfahren einige Bitwerte, die entweder gesetzt oder rückgesetzt werden und die der Größe des Offsets entsprechen.
Aus der vorhergehenden Kalibrierung ist der Gewichtswert der einzelnen Gewichte und somit die Wertigkeit der einzelnen Bits des Binärcodes bekannt, somit ist auch die Größe des Offsets als Summe bzw. Differenz der Gewichtswerte der Gewichte, die den gesetzten/rückgesetzten Bitwerten entsprechen, bekannt. Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung des Offsets liegt in der Addition der Gleichungen (4) und (5), was den zweifachen Offsetwert liefert.
Dieser Wert wird abgespeichert. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit kann hier wiederum über mehrere Messungen Bemittelt werden. Um den abgespeicherten Offsetbetrag ist demnach jedes Wandlungsergebnis zu korrigieren, was durch vorzeichenrichtige Addition des Offsets zu einem Wandlungsergebnis geschehen kann.
Alternativ kann der Offset auch mit analogen Mitteln korrigiert werden. Die vorliegende Erfindung stellt wiederum ein Verfahren ohne Zuhilfenahme eines Hilfsnetzwerkes bereit. Wie oben dargestellt kann der Offset durch Setzen/Rücksetzen einiger Bitwerte ermittelt werden. Der Analogwert, der dem jeweiligen Offset entspricht, kann dann entweder von der Eingangsgröße subtrahiert werden oder in den Komparator eingespeist werden. Die konkrete Vorgehensweise hängt von der jeweiligen Schaltung ab. Bei dem in 1 dargestellten charge-redistribution A/D-Wandler kann beispielsweise die zu digitalisierende Eingangsspannung UI auf die höherwertigen Bits bzw. Kondensatoren mit größerer Kapazität angelegt werden, während die Kondensatoren mit niedriger Kapazität auf den Offset vorgeladen werden. Bei diesem Verfahren muss allerdings berücksichtigt werden, dass in diesem Fall auch ein sogenannter systematischer Gainfehler gemacht wird, weil die Eingangsladung, welche der angelegten Eingangsspannung entspricht, nur mehr auf einem Teil des Gesamtnetzwerkes abgelegt wird. Bei manchen Anwendungen spielt dies keine Rolle. Ansonsten kann dies auch digital korrigiert werden, indem die Gewichte so normiert werden, dass die Summe derjenigen Gewichtswerte, die zum Sampeln der Eingangsspannung herangezogen werden, auf den Gesamtwert bzw. "Full Scale" normiert wird.

Claims

Kalibrierungsverfahren für A/D- oder D/A-Wandler mit einem gewichteten Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten bestimmt werden, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und wobei die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) gelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass für ein oder mehrere Verhältnisse zwischen den Gewichtswerten je zweier Gewichte feste Werte angenommen werden und für die übrigen Gewichte die Bestimmung der Gewichtswerte durch Ermitteln und Lösen der Gleichungen mit den vorgegebenen festen Werten der Verhältnisse erfolgt.
Kalibrierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren Verhältnisse Verhältnisse zwischen den Gewichtswerten einer vorgegebenen Anzahl von Gewichten mit den niedrigsten Gewichtswerten sind.
Kalibrierungsverfahren für A/D- oder D/A-Wandler mit einem gewichteten Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten bestimmt werden, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und wobei die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) gelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens ein vorgegebenes Gewicht ein vorgegebener Gewichtswert angenommen wird und für die übrigen Gewichte die Bestimmung der Gewichtswerte durch Ermitteln und Lösen der Gleichungen mit dem vorgegebenen Gewichtswert des mindestens einen vorgegebenen Gewichts erfolgt.
Kalibrierungsverfahren für A/D- oder D/A-Wandler mit einem gewichteten Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten bestimmt werden, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und wobei die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) gelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bestimmung einer Gleichung mehrmals durchgeführt wird und die Koeffizienten der Gleichung durch Mitteln über die mehrmals durchgeführten Bestimmungen ermittelt werden.
Kalibrierungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bestimmung 2ⁿ-mal durchgeführt wird, wobei n eine natürliche Zahl ist.
Kalibrierungsverfahren für A/D- oder D/A-Wandler mit einem gewichteten Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten bestimmt werden, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und wobei die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) gelöst werden, und wobei jedes Gewicht (C0, C1, C2, Cn) wahlweise aktiviert oder deaktiviert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleichung zweimal mit zueinander komplementären Aktivierungen bzw. Deaktivierungen der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) bestimmt wird, um zwei zueinander im Wesentlichen komplementäre Gleichungen zu erhalten, und aus den zwei im Wesentlichen zueinander komplementären Gleichungen durch Subtraktion die mindestens eine Gleichung mit einem eliminierten Offset zu bestimmen.
Kalibrierungsverfahren für A/D- oder D/A-Wandler mit einem gewichteten Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (CO, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten bestimmt werden, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und wobei die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) gelöst werden, wobei jedes Gewicht in Übereinstimmung mit einem entsprechenden Binärcode aktiviert oder deaktiviert wird, wobei jede Stelle des Binärcodes für ein entsprechendes Gewicht angibt, ob dieses Gewicht aktiviert oder deaktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleichung bestimmt wird, indem ein erster Binärcode (1) in einen äquivalenten Binärcode (5), dessen Summe der Gewichtswerte der entsprechend aktivierten Gewichte gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem ersten Binärcode aktivierten Gewichte ist, umgewandelt wird und die Gleichung durch Vergleich des ersten Binärcodes (1) mit dem äquivalenten Binärcode (5) bestimmt wird.
Kalibrierungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des äquivalenten Binärcodes (5) folgende Schritte vorgenommen werden: (a) Festsetzen des ersten Binärcodes (1), so dass einem bestimmten Gewicht ein Bitwert 0 oder 1 und allen Gewichten mit einem niedrigeren Gewichtswert ein dazu komplementärer Bitwert 1 oder 0 zugewiesen wird, wobei 0 einem deaktivierten Gewicht und 1 einem aktivierten Gewicht entspricht, (b) Bilden eines zweiten Binärcodes (2) durch Bilden des komplementären Binärcodes des ersten Binärcodes (1) (c) Bilden eines dritten Binärcodes (3) durch Ändern der Bitwerte des zweiten Binärcodes (2) unter der Randbedingung, dass dessen Summe der Gewichtswerte der entsprechend aktivierten Gewichte bis auf einen Offset gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem zweiten Binärcode (2) aktivierten Gewichte ist, (d) Bilden eines vierten Binärcodes (4) durch Bildung des komplementären Binärcodes des dritten Binärcodes (3), und (e) Bilden eines äquivalenten Binärcodes (5) durch Ändern der Bitwerte des vierten Binärcodes (4) unter der Randbedingung, dass dessen Summe der Gewichtswerte der entsprechend aktivierten Gewichte bis auf einen Offset gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem vierten Binärcode (4) aktivierten Gewichte ist.
Kalibrierungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (a) die Bitwerte des ersten Binärcodes (1), welche Gewichten (C2, Cn) mit einem größerem Gewichtswert als demjenigen des bestimmten Gewichts (C1, C2) entsprechen, derart gesetzt werden, dass die Summe der Gewichtswerte der gemäß dem ersten Binärcode aktivierten Gewichte im Wesentlichen in der Mitte des Bereichs der möglichen Summen der Gewichtswerte der gemäß einem beliebigen Binärcode aktivierten Gewichte liegt.
Kalibrierungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des äquivalenten Binärcodes (5) folgende Schritte vorgenommen werden: (a) Festsetzen eines zweiten Binärcodes (2), so dass einem bestimmten Gewicht ein Bitwert 0 oder 1 und allen Gewichten mit einem niedrigeren Gewichtswert ein dazu komplementärer Bitwert 1 oder 0 zugewiesen wird, wobei 0 einem deaktivierten Gewicht und 1 einem aktivierten Gewicht entspricht, (b) Bilden eines dritten Binärcodes (3) durch Ändern der Bitwerte des zweiten Binärcodes (2) unter der Randbedingung, dass dessen Summe der Gewichtswerte der entsprechend aktivierten Gewichte bis auf einen Offset gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem zweiten Binärcode (2) aktivierten Gewichte ist, (c) Bilden eines vierten Binärcodes (4) durch Bildung des komplementären Binärcodes des dritten Binärcodes (3), (d) Bilden eines äquivalenten Binärcodes (5) durch Ändern der Bitwerte des vierten Binärcodes (4) unter der Randbedingung, dass dessen Summe der Gewichtswerte der entsprechend aktivierten Gewichte bis auf einen Offset gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem vierten Binärcode (4) aktivierten Gewichte ist, wobei der erste Binärcode (1) durch Bilden des komplementären Binärcodes des zweiten Binärcodes (2) erzeugt wird.
Kalibrierungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des äquivalenten Binärcodes (5) folgende Schritte vorgenommen werden: (a) Festsetzen eines zweiten Binärcodes (2), so dass einem bestimmten Gewicht ein Bitwert 0 oder 1 und allen Gewichten mit einem niedrigeren Gewichtswert ein dazu komplementärer Bitwert 1 oder 0 zugewiesen wird, wobei 0 einem deaktivierten Gewicht und 1 einem aktivierten Gewicht entspricht, (b) Bilden eines dritten Binärcodes (3) durch Ändern der Bitwerte des zweiten Binärcodes (2) unter der Randbedingung, dass dessen Summe der Gewichtswerte der entsprechend aktivierten Gewichte bis auf einen Offset gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem zweiten Binärcode (2) aktivierten Gewichte ist, (c) Bilden eines vierten Binärcodes (4) durch Bildung des komplementären Binärcodes des dritten Binärcodes (3), und (d) Bilden eines äquivalenten Binärcodes (5) durch Ändern der Bitwerte des vierten Binärcodes (4) unter der Randbedingung, dass dessen Summe der Gewichtswerte der entsprechend aktivierten Gewichte bis auf einen Offset gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem vierten Binärcode (4) aktivierten Gewichte ist, wobei die Gleichung durch Vergleich des zweiten Binärcodes (2) mit dem äquivalenten Binärcode (5) bestimmt wird.
Kalibrierungsverfahren für A/D- oder D/A-Wandler mit einem gewichteten Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten bestimmt werden, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und wobei die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) gelöst werden, wobei jedes Gewicht in Übereinstimmung mit einem entsprechenden Binärcode aktiviert oder deaktiviert wird, wobei jede Stelle des Binärcodes für ein entsprechendes Gewicht angibt, ob dieses Gewicht aktiviert oder deaktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Offset des A/D- oder D/A-Wandlers ermittelt wird, wobei die Ermittelung des Offsets erfolgt, indem ein erster Binärcode in einen zweiten Binärcode durch Ändern der Bitwerte des ersten Binärcodes unter der Randbedingung, dass die Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem ersten Binärcode aktivierten Gewichte bis auf einen Offset gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem zweiten Binärcode aktivierten Gewichte ist, umgewandelt wird und dass ein Wandlungsergebnis um den Betrag des so ermittelten Offsets korrigiert wird.
Kalibrierungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Offset mehrmals bestimmt wird und zur Korrektur des Wandlungsergebnisses der Mittelwert der so bestimmten Offsets verwendet wird.
Kalibrierungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur des Wandlungsergebnisses erfolgt, indem der Offset vorzeichenrichtig zu dem Wandlungsergebnis addiert wird.
Kalibrierungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur des Wandlungsergebnisses erfolgt, indem zumindest ein Teil der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) entsprechend dem Offset vor der Wandlung vorbelegt werden.
Kalibrierungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Vorbelegung der Gewichte entstehender Gain-Fehler digital korrigiert wird, indem die einzelnen Gewichtswerte auf die Summe aller Gewichtswerte, welche mit einer Eingangsspannung vorbelegt wurden, normiert werden.
Kalibrierungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Durchführung des Verfahrens durchgeführte Messung an dem gewichteten Netzwerk (CN) wiederholt wird und der Mittelwert aus den wiederholten Messungen ausgewertet wird.
A/D- oder D/A-Wandler mit gewichtetem Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei eine Steuereinheit (RE, TCN) zur Kalibrierung des Netzwerks bereitgestellt sind, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten durch bestimmt, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und dass sie die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) löst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (RE, TCN) derart ausgestaltet ist, dass für mindestens ein oder mehrere Verhältnisse zwischen den Gewichtsarten je zweier Gewichte feste Werte abgespeichert sind und für die übrigen Gewichte die Bestimmung der Gewichtswerte durch Ermitteln und Lösen der Gleichungen mit den festen Werten der Verhältnisse durchgeführt wird.
A/D- oder D/A-Wandler mit gewichtetem Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei eine Steuereinheit (RE, TCN) zur Kalibrierung des Netzwerks bereitgestellt sind, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten durch bestimmt, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und dass sie die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) löst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (RE, TCN) derart ausgestaltet ist, dass für mindestens ein vorgegebenes Gewicht ein vorgegebener Gewichtswert abgespeichert ist und für die übrigen Gewichte die Bestimmung der Gewichtswerte durch Ermitteln und Lösen der Gleichungen mit dem vorgegebenen Gewichtswert des mindestens einen vorgegebenen Gewichts durchgeführt wird.
A/D- oder D/A-Wandler mit gewichtetem Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei eine Steuereinheit (RE, TCN) zur Kalibrierung des Netzwerks bereitgestellt sind, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten durch bestimmt, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und dass sie die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) löst, dadurch gekennzeichnet, dass Steuereinheit (RE, TCN! derart ausgestaltet ist, dass sie mindestens eine Bestimmung einer Gleichung mehrmals durchgeführt wird und die Koeffizienten der Gleichung durch Mitteln über die mehrmals durchgeführten Bestimmungen ermittelt werden.
A/D- oder D/A-Wandler mit gewichtetem Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei eine Steuereinheit (RE, TCN) zur Kalibrierung des Netzwerks bereitgestellt sind, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten durch bestimmt, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und dass sie die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) löst, und wobei jedes Gewicht (C0, C1, C2, Cn) durch Aktivierungsmittel (SN) aktivierbar und deaktivierbar ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (RE, TCN) derart ausgestaltet ist, dass mindestens eine Gleichung zweimal mit zueinander komplementären Aktivierungen bzw. Deaktivierungen der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) bestimmt wird, um zwei zueinander im Wesentlichen komplementäre Gleichungen zu erhalten, und aus den zwei zueinander im Wesentlichen komplementären Gleichungen durch Subtraktion die mindestens eine Gleichung mit einem eliminierten Offset bestimmt wird.
A/D- oder D/A-Wandler mit gewichtetem Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei eine Steuereinheit (RE, TCN) zur Kalibrierung des Netzwerks bereitgestellt sind, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten durch bestimmt, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und dass sie die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) löst, wobei die Steuereinheit (RE, TCN) jedes Gewicht in Übereinstimmung mit einem entsprechenden Binärcode mittels Aktivierungsmitteln (SN) aktiviert oder deaktiviert, wobei jede Stelle des Binärcodes für ein entsprechendes Gewicht angibt, ob dieses Gewicht aktiviert oder deaktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (RE, TCN) derart ausgestaltet ist, dass mindestens eine Gleichung bestimmt wird, indem ein erster Binärcode (1) in einen äquivalenten Binärcode (5), dessen Summe der Gewichtswerte der entsprechend aktivierten Gewichte gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem ersten Binärcode aktivierten Gewichte ist, umgewandelt wird und die Gleichung durch Vergleich des ersten Binärcodes (1) mit dem äquivalenten Binärcode (5) bestimmt wird.
A/D- oder D/A-Wandler mit gewichtetem Netzwerk (CN), wobei das Netzwerk (CN) Gewichte (C0, C1, C2, Cn) mit jeweiligen Gewichtswerten aufweist, und wobei eine Steuereinheit (RE, TCN) zur Kalibrierung des Netzwerks bereitgestellt sind, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zur Kalibrierung Gleichungen zwischen den Gewichten durch bestimmt, wobei in einer Gleichung jeweils ein Gewicht (C1, C2, Cn) als Funktion anderer Gewichte (C0, C1, C2) dargestellt wird, und dass sie die Gleichungen zur Bestimmung der Gewichtswerte der Gewichte (C0, C1, C2, Cn) löst, wobei die Steuereinheit (RE, TCN) jedes Gewicht in Übereinstimmung mit einem entsprechenden Binärcode mittels Aktivierungsmitteln (SN) aktiviert oder deaktiviert, wobei jede Stelle des Binärcodes für ein entsprechendes Gewicht angibt, ob dieses Gewicht aktiviert oder deaktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, dass Steuereinheit (RE, TCN) derart ausgestaltet ist, dass ein Offset des A/D- oder D/A-Wandlers ermittelt wird, wobei die Ermittelung des Offsets erfolgt, indem ein erster Binärcode in einen zweiten Binärcode durch Ändern der Bitwerte des ersten Binärcodes unter der Randbedingung, dass die Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem ersten Binärcode aktivierten Gewichte bis auf einen Offset gleich der Summe der Gewichtswerte der entsprechend dem zweiten Binärcode aktivierten Gewichte ist, umgewandelt wird und dass ein Wandlungsergebnis um den Betrag des so ermittelten Offsets korrigiert wird.
A/D- oder D/A-Wandler nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen redundanten Wandler handelt.
A/D- oder D/A-Wandler nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ausgestaltet ist.