FI107482B

FI107482B - Menetelmä analogia-digitaalimuuntimen kalibroimiseksi sekä kalibrointilaite

Info

Publication number: FI107482B
Application number: FI992001A
Authority: FI
Inventors: Paavo Kosonen
Original assignee: Nokia Networks Oy
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-08-15
Also published as: AU7292000A; US6384757B1; WO2001022594A1; BR0007163A; CN1322404A; ATE334506T1; DE60029558D1; JP3523639B2; JP2003510880A; EP1131888B1; FI19992001A; EP1131888A1; DE60029558T2; CN1131593C

Description

107482

Menetelmä analogia-digitaalimuuntimen kalibroimiseksi sekä kalibrointilaite

Keksinnön alue

Keksintö liittyy analogia-digitaalimuuntimiin. Keksintö liittyy erityi-5 sesti analogia-digitaalimuuntimen kalibrointiin.

Keksinnön tausta

Tietoliikenne on yksi nopeimmin kasvavista liiketoiminta-alueista ja tämän vuoksi yhä suurempi määrä dataa siirretään matkaviestin- ja kiinteiden tietoliikenneverkkojen läpi. Tietoliikennejärjestelmät ovat digitaalisia mutta 10 maailma niiden ympärillä on analoginen; tämän vuoksi tarvitsemme analogia-digitaalimuuntimia (ADC). Puhuessamme tuotamme analogisen signaalin ja ääni, jonka kuulemme, on myös analoginen. Lisäksi sähkömagneettinen säteily, joka kuljettaa digitaalisia signaaleja ilman halki matkaviestimeltä tukiasemalle, on analoginen. Kuitenkin näitä analogisia signaaleja käsitellään di-15 gitaalisessa muodossa, koska digitaalinen maailma sietää paremmin erilaisista virhelähteistä tulevia häiriöitä. Toinen syy signaalien käsittelemiseen digitaalisessa muodossa on, että digitaalisten piirien suunnitteluautomaatio tekee meille mahdolliseksi suunnitella monimutkaisempia digitaalisia piirejä.

ADC on laite, joka muuntaa jatkuvan analogisen signaalin diskree-20 tiksi ja kvantisoiduksi digitaaliseksi signaaliksi. ADC:n suorituskyky rajoittaa usein sellaisen digitaalisen järjestelmän suorituskykyä, joka toimii analogisilla sisääntuloilla. Suorituskyky on tietyn ajanjakson aikana suoritettujen muun-• nosten lukumäärä. Informaation siirron nopeus ei voi ylittää kanavakapasiteet tia (C). Maksimi kanavakapasiteetti voidaan laskea soveltamalla Harley-25 Shannonin lakia. Maksimi kanavakapasiteetti C järjestelmälle, jonka kaistanleveys on B ja signaalikohinatehosuhde SNR2, on: C = B\og(SNR2 +1).

SNR:ää voidaan kasvattaa suunnittelemalla tarkempi ADC, joka voi 30 käsitellä enemmän informaatiota yhdessä kellojaksossa. Kaistanleveyttä voidaan kasvattaa lisäämällä nopeutta, ts. suunnittelemalla muunnin, jossa on enemmän kellojaksoja aikayksikköä kohti.

Suurinopeuksisen ja suuritarkkuuksisen ADC:n tapauksessa pipe-line-arkkitehtuuri tuottaa parhaat tulokset. Pipeline-ADC:ssä kytketään sarjaan 35 muutamia suhteellisen yksinkertaisia pipeline-asteita. Kukin näistä asteista 107482 2 tuottaa osan ADC:n ulostulobittien kokonaismäärästä. Pipeline-arkkitehtuuri on tehokas tehonkulutuksen suhteen. Huolimatta tosiasiasta, että tukiaseman tehonkulutus ei ole niin kriittinen parametri kuin se on matkapuhelimessa, se täytyy silti ottaa huolellisesti huomioon.

5 Analogisten komponenttien, kuten kondensaattorien ja transistorei- den, sovittaminen on yhä ongelma integroiduissa piireissä. Mikä tahansa epäsovitus pienentää saantoa. Epäsovitus voidaan mitata ja virhe, jonka se aiheuttaa voidaan korjata digitaalisilla laskutoimituksilla, jos toteutetaan hieman lisäpiiristöä. Tätä kutsutaan kalibroinniksi. Digitaalisen kalibroinnin lisäksi, 10 on kehitetty analogisia ja mekaanisia kalibrointimenetelmiä.

Keksinnön tavoite

Esillä olevan keksinnön tavoite on aikaansaada analogia-digitaali-muuntimen kalibrointia varten menetelmä, joka on helppo ja nopea suorittaa.

Esillä olevan keksinnön toinen tavoite on aikaansaada laite analo-15 gia-digitaalimuuntimen kalibrointia varten.

Keksinnön yhteenveto

Esillä oleva keksintö aikaansaa menetelmän analogia-digitaali-muuntimen kalibrointia varten, jossa annetaan alkuarvo sellaisen digitaalisen arvon korjaustermille, joka saadaan vasteena analogia-digitaalimuuntimelle 20 syötetylle analogiselle signaalille, syötetään sisääntulo analogia-digitaalimuuntimelle sisääntulojännitteellä, joka sisältyy kalibroitavaan jännitesektoriin, mainitun sisääntulojännitteen ollessa siten valittu, että sisääntulojännitettä vastaa-·; va digitaalinen arvo on oleellisesti samansuuruinen kuin ensimmäinen digitaa linen arvo ja toinen digitaalinen arvo, syötetään ensimmäinen ohjauskoodi 25 analogia-digitaalimuuntimelle, minkä jälkeen saadaan ensimmäinen digitaalinen arvo muuntimen ulostulona, syötetään toinen ohjauskoodi analogia-digitaalimuuntimelle, minkä jälkeen saadaan toinen digitaalinen arvo muuntimen ulostulona, lasketaan kalibroitavan jännitesektorin jäännösarvo toisen ja ensimmäisen digitaalisen arvon erona, lasketaan tähän jännitesektoriin liittyvä 30 korjaustermi, joka on korjaustermin alkuarvo tässä ensimmäisessä jännite-sektorissa, lisäämällä viereisen kalibroidun jännitesektorin korjaustermi tämän jännitesektorin jäännösarvoon, tallentamalla muistiin tähän jännitesektoriin liittyvä korjaustermi käytettäväksi analogia-digitaalimuuntimelta saadun digitaalisen arvon korjaamiseksi tällä korjaustermillä, kun analogia-digitaalimuunninta ... 35 käytetään muuntamaan jänniteavaruuden tähän jännitesektoriin sisältyvä sig- 3 107482 naali analogisesta digitaaliseen muotoon, korvataan jännitesektori seuraavalla jännitesektorilla analogia-digitaalimuuntimen jänniteavaruudessa, toistetaan edeltävät seitsemän vaihetta kunnes on löydetty korjaustermi kullekin jännite-sektorille, luetaan muuntimelta digitaalinen arvo, joka saadaan kun analoginen 5 signaali muunnetaan digitaaliseksi signaaliksi, luetaan muistista tätä digitaalista arvoa vastaava korjaustermi, korjataan mainittu digitaalinen arvo mainitulla korjaustermillä, toistetaan edeltävät kolme vaihetta muunnoksen aikana.

Esillä oleva keksintö tuottaa myös kalibrointilaitteen analogia-digitaalimuuntimen kalibroimiseksi, jolloin kalibrointilaite käsittää välineet alkuar-10 von antamiseksi sellaisen digitaalisen arvon korjaustermille, joka saadaan vasteena analogia-digitaalimuuntimelle syötetylle analogiselle signaalille, välineet sisääntulosignaalin syöttämiseksi analogia-digitaalimuuntimelle sisään-tulojännitteellä, joka sisältyy kalibroitavalle jännitesektorille, mainitun sisään-tulojännitteen ollessa valittu siten, että sisääntulojännitettä vastaava digitaali-15 nen arvo on oleellisesti samansuuruinen kuin ensimmäinen digitaalinen arvo ja toinen digitaalinen arvo, välineet ensimmäisen ohjauskoodin syöttämiseksi analogia-digitaalimuuntimelle, minkä jälkeen saadaan ensimmäinen digitaalinen arvo muuntimen ulostulona, välineet toisen ohjauskoodin syöttämiseksi analogia-digitaalimuuntimelle, minkä jälkeen saadaan toinen digitaalinen arvo 20 muuntimen ulostulona, välineet kalibroitavan jännitesektorin jäännösarvon laskemiseksi toisen ja ensimmäisen digitaalisen arvon erona, välineet tähän jän-nitesektoriin liittyvän korjaustermin laskemiseksi, joka korjaustermi on korja-ustermin alkuarvo tässä ensimmäisessä jännitesektorissa, lisäämällä viereisen kalibroidun jännitesektorin korjaustermi tämän jännitesektorin jäännösarvoon, 11 25 välineet tähän jännitesektoriin liittyvän korjaustermin tallentamiseksi muistiin käytettäväksi analogia-digitaalimuuntimelta saadun digitaaliarvon korjaamiseksi tällä korjaustermillä, kun analogia-digitaalimuunninta käytetään muuntamaan jänniteavaruuden tähän jännitesektoriin sisältyvä analogisesta digitaaliseen muotoon, välineet jännitesektorin korvaamiseksi seuraavalla jännitesek-30 torille analogia-digitaalimuuntimen jänniteavaruudessa, välineet edellä olevien seitsemän askeleen toistamiseksi kunnes korjaustermi on löydetty kullekin jännitesektorille, välineet sellaisen digitaalisen arvon lukemiseksi muuntimelta, joka on saatu kun analogiasignaali muunnetaan digitaaliseksi signaaliksi, välineet tätä digitaalista arvoa vastaavan korjaustermin lukemiseksi muistista, vä-35 lineet mainitun digitaalisen arvon korjaamiseksi mainitulla korjaustermillä, välineet edellä olevien kolmen vaiheen toistamiseksi muunnoksen aikana.

107482 4

Keksintö liittyy analogia-digitaalimuuntimen (ADC) kalibrointiin. Eräässä ensisijaisessa suoritusmuodossa ADC on pipeline-ADC. Keksinnön mukaisessa menetelmässä on tavoitteena pilkkoa ADC:n jänniteavaruus si-sääntulojännitesektoreihin ja löytää korjaustermi digitaaliselle ulostulolle, joka 5 vastaanotetaan ulostulona analogisen sisääntulon seurauksena. Analogia-digitaalimuunnoksen aikana voidaan sitten digitaalinen ulostulo korjata vastaavalla korjaustermillä. Esillä olevan keksinnön esittämä kalibrointilaite voidaan valmistaa sijaitsemaan kalibroitavan ADC.n sisäpuolella tai se voi olla ADC.n ulkopuolinen. Keksintöä ei ole rajoitettu siihen, onko kalibrointilaite sisäinen vai 10 ulkoinen.

Esillä olevan keksinnön etu on, että se tuottaa tarkan menetelmän vastaanotettujen ja oletettujen ulostulojen välisten virheiden löytämiseksi ana-logia-digitaalimuuntimessa. Se luo pohjan suuriresoluutioisen ADC:n toteuttamiselle.

15 Piirrosten lyhyt selitys

Esillä olevaa keksintöä selitetään seuraavassa viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1A on kuva flash-ADC.stä, kuvio 1B on kuva kaksivaiheisesta flash-ADC:stä, 20 kuvio 2 on kuva pipeline-ADC:stä, kuviot 3A ja 3B esittävät kuvan esillä olevan keksinnön mukaisesta menetelmästä, kuvio 4 esittää digitaalisen ulostulon jäännösarvot analogisen si-sääntulon funktiona, 25 kuvio 5 on kuva ADC:n jänniteavaruudesta ja siitä kuinka jännitea varuus on jaettu jännitealueisiin, kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen pipeline-ADC:n ensisijaisen suoritusmuodon.

Keksinnön yksityiskohtainen selitys 30 Keksintöä selitetään seuraavassa viitaten oheisiin piirroksiin. Kuvio 1 esittää yksinkertaisen flash-ADC:n 100, joka on yksinkertaisin analogia-digi-taalimuunnin. Kuten kuviossa 1 on havainnollistettu, flash-ADC 100 koostuu vertailijoista 108A-108N, jotka vertaavat sisääntulojännitettä 102 vastaaviin referenssijännitteisiin 110A-110N. B on tässä resoluutiobitteinä, ja ADC 100:n ·· 35 sisääntuloalue on 0-V(R). V(IN) 102 on analoginen sisääntulojännite, ja BO(0)- « 107482 o BO(B-1) 104A-104N ovat ulostulobittejä vastaavilta komparaattoreilta 108A...108N. Näytteenotto-ja pitopiiri (S/H) 106 ei ole välttämätön, mutta parantaa tarkkuutta, jos muunnetaan suuritaajuisia sisääntulosignaaleja 102. Referenssijännitteet 110A-110N voidaan synnyttää vastusketjulla ja jännite-5 puskureilla.

Flash-muuntimet ovat nopeimpia ADC:eita, mutta niiden tehonkulutus ja pinta-ala kasvavat eksponentiaalisesti tarkkuuden kasvaessa. Sovi-tusongelmat ja ongelmat, joita aiheuttavat kasvanut pinta-ala, rajoittavat flash-ADC:n tarkkuutta. Lisäksi suuri komparaattoreiden määrä johtaa suureen telo honkulutukseen. Resoluutiot ovat käytännöllisiä ainoastaan seitsemään bittiin asti flash-ADC:ien tapauksessa. On raportoitu flash-ADC, jolla on 500 Ms/s muunnosnopeus ja 6-bitin tarkkuus. Toisaalta 8-bitin tarkkuus on saavutettu 25 Ms/s muunnosnopeudella.

Kuviossa 1B on esitetty kehittyneempi ADC, toisin sanoen kaksivai-15 heinen flash-ADC 120. Signaalin muunnos analogisesta digitaaliseksi tehdään kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe tai ensimmäinen flash-ADC 100A tuottaa B1 digitaalista bittiä 122, jotka sitten muunnetaan takaisin analogiseksi jännitteeksi 126 digitaali-analogiamuuntimella 124. Saavutettu jännite 126 vähennetään sisääntulojännitteestä 102 summaimella 128 ja jäännösarvo 130 20 syötetään seuraavalle flash-ADC:lle 100B. Tämä toinen aste tai toinen flash-ADC 100B tuottaa N-B1 vähemmän merkitsevää bittiä 132, missä N viittaa ADC:n bittiresoluutioon.

Kaksivaiheisella flash-ADC:lla 120 on alhaisempi muunnosnopeus kuin yksinkertaisella flash-ADC:lla 100, mutta kaksivaiheinen flash-ADC 120 ··. 25 tarvitsee ainoastaan 2*2N/2 vertailijaa 108A-108N. Koska kaksivaiheisessa flash-ADC:ssa 120 on vähemmän kovoa (hardware) ja muunnos tehdään kahdessa vaiheessa, on mahdollista saavuttaa parempi tarkkuus. Kaksivaiheiselle flash-ADC:lle on raportoitu 12-bitin tarkkuus 50 Ms/s näytteenottotaajuudella. Sama tarkkuus on saavutettu myös 128 Ms/s nopeudella. Tässä tapauksessa 30 tehonkulutus oli kuitenkin epäkäytännöllisen suuri.

Jos ADC:lla on enemmän kuin kaksi vaihetta, sitä kutsutaan monivaiheiseksi tai subranging-ADC:ksi. Lisävaiheet vähentävät tarvittavan kovon määrää, mutta muunnokseen tarvitaan enemmän aikaa. Jos vaiheiden väliin lisätään näytteenotto- ja pitotoiminto, niin muunninta kutsutaan pipeline-35 ADC:ksi. Pipeline-ADC.ssa on monia näytteitä muunnoksen kohteena samanaikaisesti, kun taas monivaiheisessa ADC.ssa tietyllä hetkellä muunnetaan • · · 6 107482 vain yhtä näytettä. Yleisemmin käytetty topologia ADC:eissa, jolla täytyy olla samanaikaisesti suuri nopeus ja suuri tarkkuus, on pipeline-topologia. Jotkut valmistajat tähtäävät 12-bitin resoluution saavuttamiseen ilman kalibrointia. Jopa 14-bittinen kalibrointivapaa ADC on raportoitu. Kuitenkin tämänkaltaiset 5 resoluutiot aiheuttavat suuret vaatimukset kondensaattorien ja muiden komponenttien sovitukselle muuntimessa. Sovitusvaatimuksia voidaan pienentää kalibroinnilla. Kalibroinnin kanssa on raportoitu 16-bitin tarkkuus.

Pipeline-ADC:n 200 lohkokaavio on esitetty kuviossa 2. Paksummat viivat edustavat digitaalisia signaaleja ja ohuemmat viivat analogisia signaale-10 ja. Muunnin muodostuu N pipeline-asteesta 202A-202N. Näytteistetty analoginen sisääntulosignaali 102A käsitellään ensimmäisessä asteessa 202A ja syötetään sitten toiselle pipeline-asteelle 202B ja edelleen myöhemmille asteille. ADC 100B pipeline-asteen 202B sisällä muuntaa analogisen sisääntulon 102B B-bittiseksi digitaaliseksi sanaksi 204B. ADC:lle 100B käytetään tavalli-15 sesti flash-topologiaa, koska kriittisin ominaisuus on muunnosnopeus. MSB-bitit muunnetaan ensimmäisessä asteessa 202A ja LSB-bitit n:nnessä asteessa 202N. Digitaali-analogiamuunnin (DAC) 124 muuntaa digitaalisen sanan 204B takaisin analogiseksi jännitteeksi V(D) 126. Tämä jännite 126 vähennetään sitten summaajassa 128 sisääntulojännitteestä V(IN) 102B ja tulos 130 20 vahvistetaan vahvistimessa 206 vahvistuksella 2B. Seuraava aste näytteistää vahvistetun jännitteen 102C. Asteet 202A-202N-1 ovat välillä 1...Π-1 samanlaiset. Viimeinen aste 202N vain muuntaa sisääntulojännitteensä 102N B kappaleeksi LSB-bittejä 204N. ADC:n 200 digitaalinen ulostulosana 204 on valmis, kun viimeisen asteen 202N vertailutoiminto on saatettu loppuun. Digitaa-··. 25 linen viivelohko 208 tuottaa eri viiveet eri pipeline-asteiden 202A...202N ulos tuloille, niin että muunnostuloksen jokainen bitti on samanaikaisesti saatavilla ulostulossa.

Kuvion 2 muuntimen 200 resoluutio on yksinkertaisesti asteiden lukumäärä N kerrottuna asteen 202A...202N resoluutiolla B. Periaatteessa pipe-30 line-ADC:n resoluution kasvattaminen on helppo tehdä pelkästään lisäämällä pipeline-asteita. Mutta tietenkin lohkojen epäideaalisuudet alkavat rajoittaa tarkkuutta jossakin pisteessä. Resoluution lisäämisellä asteita lisäämällä ei ole vaikutusta näytteenottotaajuuteen fs tai suorituskykyyn. Sensijaan latenssi, tehonkulutus ja pinta-ala kasvavat lineaarisesti.

35 PipeIine-ADC:lla on joitakin tyypillisiä virhelähteitä, jotka rajoittavat ADC:n suorituskykyä. Jotkin näistä virheistä voidaan osittain korjata lisäpiiris- · · 7 107482 töllä. Pipeline-asteen siirtofunktion virhe on tyypillisesti yksi seuraavista: a) vahvistusvirhe, b) vertailijan offset-virhe, c) pipeline-asteen offset, d) virhe operaatiovahvistimen äärellisessä vahvistuksessa. Kondensaattorien epäsovitus on tavallisin vahvistusvirheen lähde. Kun esimerkiksi kahdessa kolmesta ver-5 tailijasta on offset-virheitä, ensimmäisen vertailijan ulostulo muuttuu liian alhaisella sisääntulojännitteellä, ts. vertailijalla on offset-Voff. Tämä aiheuttaa sen, että DAC.n ulostulo muuttuu väärän analogisen sisääntuloarvon kohdalla. Koska vähennyslaskufunktio suoritetaan väärille arvoille, vahvistus aiheuttaa sen, että ulostulojännite ylittää seuraavan asteen sisääntulojännitealueen. 10 Vertailijoiden referenssijännitteen virheillä on sama vaikutus kuin vertailijoiden offset-virheillä.

Virhe pipeline-asteessa voi aiheuttaa sen, että ulostulojännite ylittää seuraavan asteen sisääntuloalueen, mikä johtaa menetettyihin päätöstasoihin. Näitä ei voida korjata digitaalisella korjausalgoritmilla. Toisaalta puuttuvia koo-15 deja esiintyy, kun ulostulon maksimi on pienempi kuin suurin tai ulostulon minimi on enemmän kuin pienin vertailupiste seuraavassa pipeline-asteessa. Tässä tapauksessa joitakin digitaalisen ulostulon arvoja ei saavuteta koskaan. Puuttuvat koodit voidaan korjata digitaalisella korjauksella, jos piirillä on riittävästi redundanssia monilla päätöksentekotasoilla, ts. vertailijoissa.

20 Tyypilliset virhelähteet pipeline-ADC:ssa ja menetelmät näiden vir heiden vaikutusten pienentämiseen muunnoksen aikana voidaan mukavasti esittää yhteenvetona taulukon 1 avulla.

Taulukko 1. Virhelähteet pipeline-ADC:ssa

:: KEINO VIRHEEN PARANTA- VIRHE

MISEEN_________

Digitaalinen korjaus Vertailijoiden offset- ja referenssijän- __nitevirheet_

Kalibrointi C-epäsovitus Äärellinen op-vahv. vahvistus :· Alentunut asteiden välinen vahvistus

Varausinjektio __Vertailija-offset_

Korjaamaton Kellojitter

Epätäydellinen asettuminen __Kohina_

• I

8 107482

Yksinkertaisin tapa suunnitella ADC on pitää kaikki asteet samanlaisina. Asteiden suorituskyky kohti LSB-astetta voidaan kuitenkin optimoida skaalauksen avulla. Skaalaus tarkoittaa, että vähemmän tarkat pipeline-asteet käytetään LSB-asteina. Skaalausta käytetään, koska myöhemmissä pipeline-5 asteissa sallitaan enemmän virheitä ja kohinaa kuin ensimmäisessä asteessa. Tämä johtuu pipeline-asteiden vahvistusfunktiosta. Skaalauksen tyypilliset kohteet ovat kondensaattoreiden koot ja operaatiovahvistimien tehonkulutus. Pipeline-aste synnyttää vähemmän kohinaa suurilla kondensaattoreilla, mutta tehonkulutus ja pinta-ala ovat pienempiä pienemmillä kondensaattoreilla. 10 kT/C-kohina, ts. lämpökohina, tai kondensaattoreiden sovitus määrittää sallitun minimikoon näytteenottokondensaattorille. Jos kalibrointia käytetään pienentämään riittämättömän sovituksen aiheuttamia virheitä, kohina rajoittaa kondensaattoreiden kokoa. Hinta, joka meidän täytyy maksaa skaalauksesta, on kasvanut suunnitteluaika ja monimutkaisuus, koska suunnittelijan täytyy 15 suunnitella useita pipeline-asteita sensijaan että hän suunnittelisi vain yhden asteen ja sitten kopioisi sen. Pienin ylimääräinen suunnittelutyö tarvitaan, jos käytetään kahta eri tyyppiä pipeline-asteita. Tämä tarkoittaa, että muutamat asteet pipelinen alusta ovat suurempia ja loput asteet ovat pienempiä. Kuitenkin tehokkaampia tuloksia tehonkulutuksen muodossa tai pinta-alan muodossa 20 saavutetaan, jos kukin aste skaalataan alaspäin skaalauskertoimella edelliseen asteeseen verrattuna. Jos skaalauskerroin on yhtä suuri kuin asteiden välisen vahvistuksen neliö, kukin aste tuo saman määrän kohinaa sisääntuloon ja kuluttaa eri määrän tehoa. Tämä voi johtaa epäkäytännöllisen suureen tehonkulutukseen ensimmäisessä asteessa. Kun käytetään skaalauskerrointa 25 ’’yksi”, kaikki asteet ovat yhtä suuria ja kuluttavat saman määrän tehoa, mutta enin osa sisääntuloon indusoituneesta kohinatehosta tulee MSB-asteesta. Optimikerroin on jossain asteiden välisen vahvistuksen neliön ja ’’ykkösen” välillä. Koska pipelinen viimeisillä asteilla on ainoastaan pieni vaikutus tarkkuuteen, on järkevää pysäyttää skaalaus jossakin vaiheessa pipelinea.

30 Kalibrointi voidaan määritellä mittaamalla ADC:n virheet määrän funktiona kalibrointivaiheessa ja käyttämällä myöhemmin tätä informaatiota korjaamaan piirin ulostulo. Digitaalisessa kalibrointipiirissä mitatut virheet tallennetaan muistissa ja käsitellään digitaalilogiikalla. Muunnoksen aikana ADC käyttää näitä mitattuja arvoja ja muunnoksesta saatavia arvoja korjatun ulos-35 tulon laskemiseen. Kalibrointi mahdollistaa ADC:n staattisten virheiden korjauksen. Kalibrointia voidaan tarkastella automaattisena sähköisenä virityksenä.

• · 9 107482 IC-piirien viritystä on käytetty parantamaan komponenttien sovitusta tai tuottamaan komponentteja, joilla on tarkat absoluuttiarvot. Viritys on tyypillisesti tehty vain kerran valmistuksen jälkeen. Viritys on tehty esimerkiksi lasersäteellä. Virityksen haittana on, että se hidastaa sirujen testausta tarvittavien vi-5 ritystoimenpiteiden vuoksi; täten viritys kasvattaa kustannuksia massatuotannossa. Kalibrointi toisaalta suoritetaan automaattisesti ainakin kerran sirun jokaisen tehonkytkemisen jälkeen. Tämän vuoksi se ei vaadi mitään ylimääräisiä operaatioita valmistuksessa ja myös joitakin ikääntymisen vaikutuksia ja jopa muutoksia laitteen ympäristössä voidaan ottaa huomioon. Ajoittainen uudel-10 leenkalibrointi voi pienentää toiminto-olosuhteissa tapahtuneen muutoksen aiheuttamia virheitä. Pipeline-muunnin, jossa on kalibrointialgoritmi, vaatii joitakin ylimääräisiä asteita, jotta vältetään äärellisen sanan pituuden virheet digitaalisessa laskutoimituksessa ja aikaansaadaan tarvittava redundanssi. Yleensä ADC:n täytyy kaikista mahdollisista virheistä huolimatta tuottaa pää-15 töksentekotasot, jotka ovat erotettu toisistaan vähemmän kuin muunnosreso-luution yhden LSB:n verran, jotta mahdollistetaan virheiden korjaus.

Keksinnön tarkoituksena on tuottaa uusi menetelmä ja laite ADC:n kalibrointia varten. Keksintöä selitetään nyt ensin viitaten kuvioissa 3A ja 3B esitetyn menetelmän kuvaukseen. Alkuvaiheessa 300 jänniteavaruus V jae-20 taan pienempiin jännitesektoreihin VO-VN. Jänniteavaruus viittaa tässä jänni-tealueeseen, joka käsittää ne analogiset jännitteet, jotka ADC kykenee muuntamaan. Jänniteavaruus V on edullisesti jaettu jännitesektoreihin VO-VN luokkien lukumäärän mukaan, jonka antavat kalibroitavat MSB-bitit. Esimerkiksi, jos kalibroitaisiin kolme eniten merkitsevää bittiä, olisi kahdeksan jännitesekto-25 ria. Vaiheessa 302 alkuarvo m(0) asetetaan ensimmäisenä kalibroitavan jän-nitesektorin VO korjaustermille. Ensisijaisessa suoritusmuodossa tämä alkuarvo asetetaan nollaksi (0), toisin sanoen m(0)=0. Toisessa edullisessa suoritusmuodossa jännitesektoriin VO kuuluva sisääntulosignaali syötetään ADC:lle. Sitten luetaan vastaava digitaalinen arvo. Lopuksi lasketaan vastaan-30 otetun digitaalisen arvon ja ideaalisen digitaalisen arvon välinen jäännösarvo, jota käytetään myöhemmin korjausterminä m(0) jännitesektorille VO. Sen jälkeen kun alkuarvo m(0) on saatu vaiheessa 302, valitaan seuraava jännite-sektori V1 vaiheessa 303. Ensisijaisessa suoritusmuodossa kalibrointi alkaa jänniteavaruuden V minimijännitteestä, toisessa suoritusmuodossa kalibrointi 35 alkaa ADC:n jänniteavaruuden V keskeltä. Keksintöä ei ole kuitenkaan rajoitettu jännitesektoriin VO-VN, josta kalibrointi alkaa. Kalibrointi jatkuu vaiheessa »•1 107482 ίο 304, jossa ADC:lle syötetään analoginen sisääntulojännite. Analoginen si-sääntulojännite valitaan siten, että digitaalinen arvo, joka vastaa sisääntulo-jännitettä, on oleellisesti suuruudeltaan sama kuin ensimmäinen digitaalinen arvo ja toinen digitaalinen arvo. Ensisijaisessa suoritusmuodossa sisääntulo-5 jännite valitaan siten, että analogisen sisääntulon antama ulostuloarvo on oleellisesti mainittujen kahden digitaalisen arvon keskellä. Ensimmäinen digitaalinen arvo viittaa tässä digitaaliseen arvoon, joka vastaanotetaan, kun ADC:lle syötetään ensimmäinen ohjauskoodi. Toinen digitaalinen arvo viittaa tässä digitaaliseen arvoon, joka vastaanotetaan, kun ADC:lle syötetään toinen 10 ohjauskoodi. Seuraavassa vaiheessa 306 syötetään ADC:lle ensimmäinen ohjauskoodi ja vastaanotettu digitaalinen arvo do(1) tallennetaan. Vaiheessa 308 syötetään ADC:lle toinen ohjauskoodi ja luetaan digitaalinen arvo do(2). Sitten lasketaan näiden kahden arvon välinen jäännösarvo e(1) vaiheessa 310, e(1)=do(2a)-do(1a). Jännitearvon V1 korjaustermi m(1) on nyt saatu vai-15 heessa 312 arvona m(0)-e(1). Taulukko 2 havainnollistaa korjaustermien m laskentaa jäännösarvojen e perusteella.

Tauluko 2. Korjaustermien laskenta Jännitesektori / osoite Korjaustermi, m(N) _000__m(0) = e(0)_ _001__m(1) = m(0) - e(1) 010 m(2) = m(1) - e(2)

Ensisijaisessa suoritusmuodossa korjaustermin osoite muistissa 20 osoitetaan digitaalisella ulostulolla, kuten taulukossa 2 on esitetty. Täten jos jännitesektori VO taulukossa 2 osoitetaan digitaalisella ulostulolla ”000”, korjaustermi m(0) tallennetaan muistipaikassa ”000”. Vaiheessa 316 tarkistetaan onko korjaustermit löydetty jokaiselle jännitesektorille V1-VN. Jos on vielä löydettävä korjaustermi jollekin jännitesektorille, vaiheet 303-314 toistetaan. Kun 25 vastaus on positiivinen vaiheessa 316, kalibrointi päätetään. Kalibrointi-informaatiota käytetään vaiheissa 320-324, jossa analoginen sisääntulo muunnetaan digitaaliseksi. Ensinnäkin vaiheessa 320 vastaanotetaan analoginen sisääntulo. Vaiheessa 322 korjaustermi, joka liittyy analogiseen sisääntuloon, luetaan muistista. Ensisijaisessa suoritusmuodossa korjaustermi luetaan 30 muistipaikasta, joka on osoitettu digitaalisilla ulostulobiteillä. Lopuksi vaiheessa 324 digitaalinen ulostulo korjataan korjaustermillä, joka liittyy digitaaliseen „ 107482 ulostuloon. Korjattu digitaalinen ulostulo jännitealueella N, jolla on korjaustermi m(N), voidaan havainnollistaa yhtälöllä D(c) = D(r) + m(N), missä D(c) tarkoittaa korjattua digitaalista ulostuloa ja D(r) digitaalista ulostuloa ilman korjausta.

Kuvio 4 havainnollistaa digitaalista ulostuloa analogisen sisääntulon 5 funktiona. Analoginen sisääntulo 102 on esitetty x-akselilla ja digitaalinen ulostulo 204 y-akselilla. Analoginen sisääntulo 102 on myös esitetty x-akselin alapuolella referenssinä digitaalisen ulostulon 400 vastaaviin eniten merkitseviin hitteihin (MSB). Voidaan nähdä, että kun analoginen sisääntulo 102 vastaa digitaalista ulostuloa ”000”, jäännösarvo eO on yhtä suuri kuin ”a”. Tässä 10 ”a” tarkoittaa eroa mitatun ulostulon 406A ja ideaalisen ulostulon 404 välillä.

Korjaustermi 406 analogiselle sisääntulolle ”000” on siten ”-a”, jotta kompensoidaan virhejäännösarvo "a” ADC:ssa.

Kuvio 5 selventää edelleen ’’jänniteavaruuden” ja ’’jännitesektorin” konsepteja keksinnön yhteydessä. ADC:n jänniteavaruus 500 on joukko jän-15 nitteitä, jotka ADC kykenee muuntamaan. Kuviossa 5 ADC.n jänniteavaruus 500 sisältää kaikki sisääntulojännitteet jännitteiden ’’min” ja ”max” välillä. Jän-nitesektorit 502 on esitetty sektoreina V1-V8. Kun sisääntulojännitteitä, joita käytetään kalibroinnissa, merkitään kirjaimilla a-g, ensimmäinen jännitesektori V1 määritellään jännitteinä, jotka ovat välillä ’’min" ja ”a”. Toinen jännitesektori 20 V2 määritellään jännitteinä, jotka ovat välillä ”a” ja ”b”, ja niin edelleen. Digitaalisten ulostulojen 204 eniten merkitsevät bitit, jotka vastaavat analogisia sisääntuloja, on esitetty kuvion 5 keskellä. Muisti 504 esittää kuinka korjaustermi 402 tallennetaan muistipaikkaan 506.

Esimerkkinä ADC:n jännitesektorin V5 kalibroinnista sisääntulojän-25 nite on ”d” ja aikaisemmin kalibroidun jännitesektorin V4 korjaustermi on m(4). Jos jännite esitetään esimerkiksi kymmenellä bitillä, jännite ”d” olisi ”1000000000”. Nähdään kuinka ”d” valitaan olemaan oleellisesti jännitesekto-reiden V4 ja V5 välissä. Ensimmäinen ohjauskoodi tässä esimerkissä on ”011” (viittauksella V4:ään) ja toinen ohjauskoodi on ”100” (viittauksella V5:een). En-30 simmäisen ja toisen ohjauskoodin digitaalisista ulostuloista lasketaan jään- > · · nösarvo e(5) ja sitten korjaustermi m(5) sektorille V5 eli m(5) = m(4) + e(5).

Keksinnön mukainen laite kuvataan nyt viitaten kuviossa 6 esitettyyn ensisijaiseen suoritusmuotoon. Kuvio 6 esittää pipeline-ADC:n ja ka-librointilaitteen, joka on kytketty ADC.hen. Kuviossa paksut viivat esittävät di-35 gitaalista informaatiota ja ohuet viivat tarkoittavat analogista informaatiota. Ka-librointilaite koostuu oleellisesti kalibroinnin ohjauksesta 600, viivelohkosta 12 107482 602, digitaali-analogiamuuntimesta 124A, multipleksointiyksiköistä 606A-606N ja 614, muistista 610, digitaaiiviiveistä ja digitaalilogiikasta, viiveyksiköstä 604 ja summaimesta 608. Kalibroinnin ohjaus 600 huolehtii kalibroinnin koordinoinnista. Kalibroinnin ohjauksen yksi tehtävä on koordinoida analoginen si-5 sääntulosignaali ADC:lle kalibroinnin aikana. Täten kulloinkin kalibroitavan alueen valinta on yksi kalibroinnin ohjauksen tehtävä. Kalibroinnin koordinointi antaa myös alkuarvon jännitesektorin korjaustermille. Ensisijaisessa suoritusmuodossa analogisen sisääntulon syöttäminen on tehty digitaali-analogia-muuntimella DAC. Analoginen signaali kulkee multipleksointiyksikön 614 läpi 10 ennen kuin se menee sisään ensimmäiseen pipeline-asteeseen 202A. Mul-tipleksointiyksikkö 614 vastaanottaa analogisen sisääntulon joko DAC:lta 124A kalibroinnin aikana tai V(IN) 102:sta muunnoksen aikana. Multipleksointiyksik-kö 614 vastaanottaa myös suoran digitaalisen sisääntulon 602 kalibroinnin ohjaukselta 600, joka digitaalinen informaatio 602 sisältää informaation siitä, 15 mitkä analogiset sisääntulot multipleksointiyksikön tulisi valita. Yksi pipeline-aste 202B on esitetty yksityiskohtaisemmin kuviossa. Nähdään, että multiplek-sointiyksiköllä 606B on sisääntulo sub-ADC:lta 100B ja myös kalibroinnin ohjaukselta 600. Kalibroinnin ohjaus 600 tuottaa multipleksointiyksikölle 606B ohjauskoodit 602B digitaalisen yhteyden kautta. Digitaalisen informaation 20 602B mukaisesti multipleksointiyksikkö 606B tekee päätöksen siitä, käyttääkö se vertailijoilta vastaanotettua informaatiota ADC:ssa 100B vai korvaako se vertailijainformaation ohjauskoodeilla. Multipleksointiyksikkö 606B on olemassa ainoastaan kalibroitavissa asteissa. Jos esimerkiksi ADC:lla on resoluutio N=12, kalibroitavien asteiden lukumäärä olisi 12/3=4. Kalibroitavien asteiden 25 lukumäärä on edullisesti N/2 tai N/3, mutta voi olla jokin muukin luku. Kytkettyjen kondensaattorien teknologialla (SC-teknologia) toteutetun pipeline-asteen DAC 124B, summausfunktio 128 ja vahvistusfunktio 206 suoritetaan kytkemällä kondensaattorit operaatiovahvistimelle ja sopiviin referenssijännit-teisiin. Kalibroitavien pipeline-asteiden analogiset toiminnot suoritetaan sa-30 moilla kytkennöillä kullekin sisääntulojännitteelle, joka kuuluu yhteen jännite-sektoriin. Viereisissä sektoreissa nämä kytkennät ovat hieman erilaiset ja myös eri virheitä esiintyy. Nämä erot virheissä mitataan. ADC-asteet tuottavat bittejä analogisen sisääntuloinformaation mukaan ja nämä bitit viedään digi-taaliviive- ja logiikkayksikölle 612. Digitaalinen viive- ja logiikka 612 laskee 35 jäännösarvot ja korjaustermit. Digitaalinen viive- ja logiikka 612 omaa rajapinnan muistiin 610, jossa se tallentaa korjaustermejä, jotka liittyvät eri jännite- 13 107482 sektoreihin. Analogia-digitaalimuunnoksen aikana korjaustermit luetaan muistista 610 paikoista, jotka vastaavat vertailijoiden ulostuloja. Analogia-digitaalimuunnoksen aikana viiveyksikkö 604 lukee digitaalisen ulostulodatan, jota ei ole korjattu korjaustermeillä. Viiveyksikkö 604 aiheuttaa digitaaliseen ulostu-5 loon myös tarvittaessa hieman viivettä, niin että digitaalinen ulostulo sekä digitaaliseen ulostuloon liittyvä korjaustermi luetaan samanaikaisesti summai-meen 608. Summain 608 vastaanottaa sisääntulona korjaamattoman ja mahdollisesti viivästetyn sisääntulosignaalin viiveyksiköltä 604 ja vastaavat korjaustermit muistista 610. Summain 608 summaa nämä sisääntulot ja antaa di-10 gitaaliset ulostulobitit NB, jotka on korjattu korjaustermeillä.

Kalibrointiin tarvittavat komponentit ovat edullisesti kalibroitavan ADC:n sisäpuolella mutta keksintöä ei ole rajoitettu tällaiseen suoritusmuotoon. Kalibrointilaite voi olla myös ADC:n ulkopuolinen. Kalibroinnissa käytetyt komponentit voidaan toteuttaa ohjelmallisesti mutta myös erillisinä logiikka-15 komponentteina tai ASIC-komponentteina. Alan ammattilaiselle on selvää, että ADC voi myös sisältää muita komponentteja kuin ne, jotka on esitetty oheisissa piirroksissa, mutta niiden kuvaaminen ei ole keksinnön kannalta oleellista. Edellä oleva selitys on tehty havainnollistamaan keksintöä eikä sitä ole tarkoitettu rajoittavaksi. Koska kuvattujen suoritusmuotojen muunnokset, jotka si-20 sältävät keksinnön hengen ja sisällön, voivat tulla alan ammattilaisten mieleen, keksinnön suojapiiri tulisi rajoittaa vain oheisiin patenttivaatimuksiin ja niiden ekvivalentteihin.

Claims

14 107482

1. Menetelmä analogia-digitaalimuuntimen kalibroimiseksi, tunnettu siitä, että 5 annetaan (302) alkuarvo sellaisen digitaalisen arvon korjaustermille, joka on saatu vasteena analogia-digitaalimuuntimelle syötetylle analogiselle signaalille, syötetään (304) sisääntulo analogia-digitaalimuuntimelle sisääntu-lojännitteellä, joka sisältyy kalibroitavaan jännitesektoriin, mainitun sisääntulo-10 jännitteen ollessa valittu siten, että sisääntulojännitettä vastaava digitaalinen arvo on oleellisesti samansuuruinen kuin ensimmäinen digitaalinen arvo ja toinen digitaalinen arvo, syötetään (306) ensimmäinen ohjauskoodi analogia-digitaalimuuntimelle, minkä jälkeen ensimmäinen digitaalinen arvo saadaan muuntimen ulos-15 tulona, syötetään (308) toinen ohjauskoodi analogia-digitaalimuuntimelle, minkä jälkeen toinen digitaalinen arvo saadaan muuntimen ulostulona lasketaan (310) kalibroitavan jännitesektorin jäännösarvo toisen ja ensimmäisen digitaalisen arvon erona, 20 lasketaan (312) tähän jännitesektoriin liittyvä korjaustermi, joka korjaustermi on korjaustermin alkuarvo tällä ensimmäisellä jännitesektorilla, lisäämällä viereisen kalibroidun jännitesektorin korjaustermi tämän jännitesektorin jäännösarvoon, tallennetaan (314) muistissa tähän jännitesektoriin liittyvä korjaus-25 termi käytettäväksi analogia-digitaalimuuntimelta saadun digitaalisen arvon korjaamiseen tällä korjaustermillä, kun analogia-digitaalimuunninta käytetään muuntamaan jänniteavaruuden tähän jännitesektoriin sisältyvä signaali analogisesta digitaaliseen muotoon, korvataan tämä jännitesektori analogia-digitaalimuuntimen jännite-30 avaruuden seuraavalla jännitesektorilla, • ·« toistetaan (318) edellä olevat seitsemän vaihetta kunnes korjaus-termi on löydetty jokaiselle jännitesektorille, luetaan (320) muuntimelta digitaalinen arvo, joka on saatu, kun analoginen signaali muunnetaan digitaaliseksi signaaliksi, 35 luetaan (322) muistista korjaustermi, joka vastaa tätä digitaalista ar voa, 15 107482 korjataan (324) mainittu digitaalinen arvo mainitulla korjaustermillä, toistetaan edellä olevat kolme vaihetta muunnoksen aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 syötetään signaali analogia-digitaalimuuntimelle sisääntulojännit- teellä, joka sisältyy tähän ensimmäiseen jännitesektoriin, kun ollaan laskemassa korjaustermin alkuarvoa digitaaliselle arvolle, luetaan digitaalinen arvo, joka on muunnettu sisääntulojännitteestä, lasketaan jäännösarvo ulostulona saadun digitaalisen arvon ja si-10 sääntulojännitettä vastaavan ideaalisen digitaalisen arvon välillä, tallennetaan muistiin korjaustermi, joka on yhtä suuri kuin tämä jäännösarvo, käytettäväksi analogia-digitaalimuuntimelta saadun digitaalisen arvon korjaukseen korjaustermillä, kun analogia-digitaalimuunninta käytetään muuntamaan jänniteavaruuden ensimmäiseen jännitesektoriin sisältyvä sig-15 naali analogisesta digitaaliseen muotoon, mainitun korjaustermin ollessa edelleen sovellettavissa alkuarvona kalibroinnissa, kun seuraavien jännite-sektoreiden korjausarvoja lasketaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 asetetaan nolla (0) digitaalisen arvon korjaustermin alkuarvoksi.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että valitaan ensimmäinen jännitesektori oleellisesti jänniteavaruuden keskeltä, 25 muodostetaan korjaustermit yhdelle tai useammalle jännitesektoril- le, jotka ovat korkeammilla jännitetasoilla kuin jänniteavaruuden keskikohta analogia-digitaalimuuntimessa, muodostetaan korjaustermit yhdelle tai useammalle jännitesektoril-le, jotka ovat alemmilla jännitetasoilla kuin jänniteavaruuden keskikohta analo-30 gia-digitaalimuuntimessa. ·· 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjataan analogia-digitaalimuuntimelle syötetyllä ohjauskoodilla analogia-digitaalimuuntimen toimintaa siten, että yhden tai useamman vertailijan ulostulo korvataan analogia-digitaalimuuntimessa biteillä, jotka ovat riippuvaisia 35 ohjauskoodista. 16 107482

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan ensimmäinen digitaalinen arvo ainakin kahdesti ja muodostetaan ensimmäinen keskiarvo mainittujen kahden tai useamman di-5 gitaalisen arvon perusteella, muodostetaan toinen digitaalinen arvo ainakin kahdesti ja muodostetaan toinen keskiarvo mainittujen kahden tai useamman digitaalisen arvon perusteella, lasketaan jäännösarvo toisen ja ensimmäisen keskiarvon erona.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan kalibroitavan jännitesektorin jäännösarvo ainakin kahdesti, muodostetaan jäännösarvon keskiarvo kahden tai useamman edel-15 lisessä vaiheessa muodostetun jäännösarvon avulla, jolloin mainittua keskiarvoa käytetään laskettaessa jännitesektorin korjaustermi.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähennetään jäännösarvosta digitaalinen arvo, joka vastaa analo-20 gia-digitaalimuuntimen vähiten merkitsevää bittiä, kun ollaan laskemassa kor-jaustermiä digitaaliselle arvolle.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tallennetaan jännitesektorin korjaustermi muistipaikassa, joka osoi-25 tetaan yhden tai useamman vertailijan ulostuloilla, luetaan jännitesektorin korjaustermi muunnoksen aikana muistipaikasta, joka osoitetaan yhden tai useamman vertailijan ulostuloilla.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 30 muodostetaan analogia-digitaalimuuntimelle syötettävä analoginen jännite digitaali-analogiamuuntimella.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että analogia-digitaalimuunnin on pipeline-tyyppinen analogia-digitaali- 35 muunnin. 17 107482

12. Kalibrointilaite analogia-digitaafimuuntimen kalibroimiseksi, tunnettu siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet (600) alkuarvon antamiseksi sellaisen digitaalisen arvon korjaustermille, joka on saatu vasteena analogia-digitaalimuuntimelle syöte-5 tylle analogiselle signaalille, välineet (124A) sisääntulosignaalin syöttämiseksi analogia-digitaalimuuntimelle sisääntulojännitteellä, joka sisältyy kalibroitavaan jännitesektoriin, jolloin mainittu sisääntulojännite valitaan siten, että sisääntulojännitettä vastaava digitaalinen arvo on oleellisesti samansuuruinen kuin ensimmäinen di-10 gitaalinen arvo ja toinen digitaalinen arvo, välineet (600) ensimmäisen ohjauskoodin syöttämiseksi analogia-digitaalimuuntimelle, minkä jälkeen ensimmäinen digitaalinen arvo saadaan muuntimen ulostulona, välineet (600) toisen ohjauskoodin syöttämiseksi analogia-digitaali-15 muuntimelle, minkä jälkeen toinen digitaalinen arvo saadaan muuntimen ulostulona, välineet (612) kalibroitavan jännitesektorin jäännösarvon laskemiseksi toisen ja ensimmäisen digitaalisen arvon erona, välineet (612) tähän jännitesektoriin liittyvän korjaustermin laskemi-20 seksi, joka korjaustermi on korjaustermin alkuarvo tässä ensimmäisessä jän-nitesektorissa, lisäämällä viereisen kalibroidun jännitesektorin korjaustermiin tämän jännitesektorin jäännösarvo, välineet (612) tähän jännitesektoriin liittyvän korjaustermin tallentamiseksi muistissa (610) käytettäväksi analogia-digitaalimuuntimelta saadun di-25 gitaalisen arvon korjaamiseksi korjaustermillä, kun analogia-digitaalimuunninta käytetään muuntamaan jänniteavaruuden tähän jännitesektoriin sisältyvä signaali analogisesta digitaaliseen muotoon, välineet (600) tämän jännitesektorin korvaamiseksi analogia-digitaa-limuuntimen jänniteavaruuden seuraavalla jännitesektorilla, 30 välineet (600) edellä olevien seitsemän vaiheen toistamiseksi kun- ;· nes korjaustermi on löydetty jokaiselle jännitesektorille, välineet (604) sellaisen digitaalisen arvon lukemiseksi muuntimelta, joka on saatu kun analoginen signaali muunnetaan digitaaliseksi signaaliksi, välineet (608) digitaalista arvoa vastaavan korjaustermin lukemi-35 seksi muistista, ie 107482 välineet (608) mainitun digitaalisen arvon korjaamiseksi mainitulla korjaustermillä, välineet (608) edellä olevien kolmen vaiheen toistamiseksi muunnoksen aikana.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen kalibrointilaite, tunnettu siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet signaalin syöttämiseksi analogia-digitaalimuuntimelle si-sääntulojännitteellä, joka sisältyy ensimmäiseen jännitesektoriin, kun ollaan laskemassa korjaustermin alkuarvoa digitaaliselle arvolle, 10 välineet sisääntulojännitteestä muunnetun digitaalisen arvon luke miseksi, välineet ulostulona saadun digitaalisen arvon ja sisääntulojännitettä vastaavan ideaalisen digitaalisen arvon välisen jäännösarvon laskemiseksi, välineet sellaisen korjaustermin tallentamiseksi muistissa, joka on 15 yhtä suuri kuin jäännösarvo, käytettäväksi analogia-digitaalimuuntimelta saadun digitaalisen arvon korjaamiseksi korjaustermillä, kun analogia-digitaali-muunninta käytetään muuntamaan jänniteavaruuden ensimmäisen jännite-sektoriin sisältyvä signaali analogisesta digitaaliseen muotoon, jolloin mainittu korjaustermi on lisäksi sovellettavissa alkuarvona kalibroinnissa, kun seuraa-20 vien jännitesektoreiden korjausarvoja lasketaan.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen kalibrointilaite, tunnettu siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet nollan (0) asettamiseksi digitaalisen arvon korjaustermin alkuarvoksi.

15. Patenttivaatimuksen 12, 13 tai 14 mukainen kalibrointilaite, tunnettu siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet ensimmäisen jännitesektorin valitsemiseksi oleellisesti jänniteavaruuden keskiosasta, välineet korjaustermien muodostamiseksi yhdelle tai useammalle 30 jännitesektorille, jotka ovat korkeammilla jännitetasoilla kuin jänniteavaruuden ·; keskiosa analogia-digitaalimuuntimessa, välineet korjaustermien muodostamiseksi yhdelle tai useammalle jännitesektorille, jotka ovat alemmilla jännitetasoilla kuin jänniteavaruuden keskiosa analogia-digitaalimuuntimessa.

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen kalibrointilaite, tunnettu siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet analogia-digitaalimuuntimen toimin- 19 107482 nan ohjaamiseksi analogia-digitaalimuuntimelle syötetyllä ohjauskoodilla siten, että yhden tai useamman vertailijan ulostulo korvataan analogia-digitaali-muuntimessa biteillä, jotka ovat riippuvaisia ohjauskoodista.

17. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen kalibrointilaite, t u n -5 n e 11 u siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet ensimmäisen digitaalisen arvon muodostamiseksi ainakin kahdesti ja ensimmäisen keskiarvon muodostamisen mainitun kahden tai useamman digitaalisen arvon pohjalta, välineet toisen digitaalisen arvon muodostamiseksi ainakin kahdesti 10 ja toisen keskiarvon muodostamiseksi mainittujen kahden tai useamman digitaalisen arvon pohjalta, välineet jäännösarvon laskemiseksi toisen ja ensimmäisen keskiarvon erona.

18. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen kalibrointilaite, t u n -15 n e 11 u siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet kalibroitavan jännitesektorin jäännösarvon muodostamiseksi ainakin kahdesti, välineet jäännösarvon keskiarvon muodostamiseksi kahden tai useamman edellisessä vaiheessa muodostetun jäännösarvon avulla, jolloin mai-20 nittua keskiarvoa käytetään laskettaessa jännitesektorin korjaustermi.

19. Patenttivaatimuksen 12 mukainen kalibrointilaite, tunnettu siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet analogia-digitaalimuuntimen vähiten merkitsevää bittiä vastaavan digitaalisen arvon vähentämiseksi jäännösarvosta, kun ollaan las-25 kemassa korjaustermiä digitaaliselle arvolle.

20. Patenttivaatimuksen 12 mukainen kalibrointilaite, tunnettu siitä, että kalibrointilaite käsittää välineet jännitesektorin korjaustermin tallentamiseksi muistipaikkaan, joka osoitetaan yhden tai useamman vertailijan ulostuloilla, 30 välineet jännitesektorin korjaustermin lukemiseksi muunnoksen ai kana muistipaikasta, joka osoitetaan yhden tai useamman vertailijan ulostuloilla.

21. Patenttivaatimuksen 12 mukainen kalibrointilaite, tunnettu siitä, että kalibrointilaite käsittää 35 välineet analogia-digitaalimuuntimelle syötettävän analogisen jän nitteen muodostamiseksi digitaali-analogiamuuntimella. 20 107482

22. Patenttivaatimuksen 12 mukainen-kalibrointilaite, tunnettu siitä, että analogia-digitaalimuunnin on pipeline-tyyppinen analogia-digitaali- muunnin. » • · 21 107482