JP2008503940A - 同期復調を介するアナログ・ディジタル変換器の校正 - Google Patents

同期復調を介するアナログ・ディジタル変換器の校正 Download PDF

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Abstract

ディジタル変換器の少なくとも一部を2つの所定の状態の間で切り換えることによって、ディジタル変換器への逐次近似電荷を動的に校正する技術に関する、設計の目的は、2つの状態で出力される電圧および/または電荷を平衡させることである。変換器が「ノーマル」動作モードにあるとき、例えば変換器の最下位ビット(LSB)分解能の数分の1以内で同一出力電圧を生成すると考えられるような2つの状態が選択される。不平衡が存在する場合、2つの状態間の切換によって、2つの別個の値の間で切り換わる矩形波信号が常に発生する。したがって、切換周波数を中心とする帯域幅を有する同期復調器を利用して誤差量を正確に検出し、この誤差をフィードバックして訂正信号を生成することができる。同期復調器、または変換器の2つの差動半体によって出力される信号および/もしくは電荷レベルよって生じる望ましくない定常オフセットが存在する場合、適切なタイミングでラッチすることによって、誤差信号をさらに安定化することができる。
【選択図】図1

Description

関連出願
本出願は、2004年6月17日出願の米国特許出願第10/870,330号の継続出願である。上記出願の全内容は参照により本明細書に引用したものとする。
本発明は、アナログ・ディジタル変換器(ADC)またはディジタル・アナログ変換器(DAC)、特に電荷結合素子(CCD)パイプライン構造および逐次近似技術を利用するこれら変換器の校正に関する。
多くの現代の電気システムは、アナログからディジタルまたはディジタルからアナログへの信号の変換を必要とする。例えばディジタルカメラ、携帯電話、無線データネットワーク機器、MP3のようなオーディオ装置、ディジタルビデオディスク(DVD)プレーヤーのようなビデオ装置、ハイビジョンディジタルテレビ(HDTV)機器、およびその他の多くの製品などの、多数の一般消費者向け装置において、今日、これらAD変換またはDA変換の機能を実行する回路が必要とされている。
Schligに交付された米国特許第4,375,059号は、電荷結合素子(CCD)をベースとした変換器の初期の例である。この設計においては、多数の電荷蓄積段が直列パイプラインレジスタとして配置され、これにより、入力元の電荷が段から段にパイプラインを下って移動して行く。基準電荷発生器および各段の電荷スプリッタが基準信号を生成する。第1の基準信号がその段に一時的に記憶されたソース電荷と比較される。比較により、ソース電荷が第1基準電荷以上の場合は2進数の1が生成されるのに対して、このソース電荷が第1基準電荷よりも小さい場合は2進数の0が生成される。2進数の1が生成された場合、その段の記憶された内容のみが次に続く段に渡される必要がある。これに対して、2進数の0が生成された場合、蓄積電荷が結合されるように、その段に蓄積された内容は第2基準電荷と共に次に続く段に渡される。比較器の出力ビットを一時的に記憶するために、補助バッファレジスタが設けられる。これによって、ソース電荷パケットとその電荷成分がパイプラインを下っていく際に、各ソース電荷パケットに対してディジタルワード(16ビット)を形成できる。
ディジタル変換器の電荷の更なる改良は、Paulに交付された米国特許第5,579,007号に見られる。この構成において、パイプラインは差動信号に相当する正および負の信号電荷の両方の直列ストリームを生成する。差動信号の機構が、電荷対電圧変換プロセスの感度向上、およびこれによるダイナミックレンジの拡大を可能にする。この差動信号の機構がさらに、電荷ドメインにおける同相雑音信号の抑制によって、不一致に対する感度の低減を実現する。
高精度の変換器を実現するために、差動方式の逐次近似パイプラインは、多くの場合、調整または校正される必要がある。したがって、校正装置の精度は変換器自体に比べて大幅に高くなければならず、その設計はかなりの困難を伴う。
既存の変換器校正方法は一般に、変換器を静的状態に設定し、次にパイプラインの1つ以上のパラメータを調整して直流(DC)平衡を取る方法である。これらの方法は通常、高精度、低雑音、低DCオフセットの増幅器および/または比較器を必要とする。不都合な点は、これらの装置によって生じる熱雑音、低周波数(1/f)雑音、およびDC電圧オフセットが、多くの場合、変換器の校正精度を制限することである。
本発明は、ディジタル変換器の少なくとも一部を2つの所定の状態の間で切り換えることによって、ディジタル変換器への逐次近似電荷を動的に校正する技術に関し、設計の目的は、2つの状態で出力される電圧および/または電荷を平衡させることである。変換器が平衡状態から外れると、電圧差が生じて誤差信号を発生する。
言い換えると、一般に変換器の最下位ビット(LSB)の数分の1の精度以内で同一出力電圧を発生すると公称上考えられる2つの状態が選択される。不平衡が存在する場合、2つの状態間の切換によって、2つの異なる値の間で切り換わる矩形波信号(2つの状態のシーケンス)が常に発生する。誤差信号自体がこの切換レートで状態を変える。次に、切換周波数を中心とする帯域幅を有する同期復調器を利用して、大きいDC電圧オフセッおよび低周波数(1/f)雑音が存在する状態においても、誤差量を正確に検出できる。同期復調器を極めて狭帯域に設計することにより、雑音およびDCオフセットのみならず、低周波数および高周波数信号の両方を除去できる。
好ましい実施形態においては、同期復調器には混合器およびローパスフィルタが実装される。混合器は誤差信号と切換レートに相当する信号とを受け取る。ローパスフィルタは積分器を用いて実現できる。誤差信号の振幅が小さい場合、この方法は、積分器の時定数を増加することによって性能を向上できる。
同期復調器自体、または変換器における2つの差動半体(differential halves)によって出力される信号および/もしくは電荷レベルによって生じる望ましくない定常オフセットが存在する場合、鋸歯状波が生じる。この鋸歯状波は、積分器によって発生する通常直線傾斜波に重畳する結果になる。別の実施形態においては、したがって、適切なタイミングのラッチ回路が積分器出力に結合され、傾斜波に対するオフセットの影響を除去する。ラッチ回路は、完全な鋸歯状波の上下サイクル時間後にだけ、誤差信号がサンプリングされることを保証する。
本発明の前述および他の目的、特徴および利点は、添付図面に示されるとおり、本発明の好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同一部分を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を示すことに重点を置いている。
本発明の好ましい実施形態を以下に説明する。
図1は本発明の原理に従って動作する変換器システム100の高レベルの図である。システム100は入力スイッチ110、変換器コア部120、状態信号発生器130、同期復調器140、およびプロセッサ150から成る。一般に、本発明は、ディジタル変換器の少なくとも一部を、公称上は平衡した2つの所定の状態の間(状態Aおよび状態B)で切り換えることによって、変換器コア部120を動的に校正する技術に関する。ここで、変換器コア部120は、逐次近似式の電荷ディジタル変換器、またはその他の電圧変換器である。
入力スイッチ110は変換器コア部120に変換器入力信号(IN)を供給する。変換器入力INは、システム入力電圧(INPUT)と基準電圧(VREF)のいずれかから選択される。システム入力電圧(INPUT)はシステム100がノーマル動作モードで作動しているようなときにおける電圧であり、基準電圧(VREF)はシステム100が校正モードで作動しているようなときにおける電圧である。特定の動作モードまたは校正モードが、スイッチ制御入力信号CALによって選択される。
好ましい一実施形態においては、変換器コア部120は、2つの状態、すなわち状態Aおよび状態Bを表す、2つの物理的信号経路125−1および125−2を有してもよい。代わりに、変換器コア部120は、2つの異なる状態を提供する2つの異なるモードで動作する単一信号経路を有してもよい。
校正モードにあるとき、システム100は、2つの所定の状態間の出力の平衡を目標とするフィードバックループとして作動する。変換器コア部120が平衡状態から外れると、2つの状態における電圧および/または電荷が異なることになり、誤差信号145を生成する。
変換器コア部120の出力において同一出力電荷OUTを生成すると一般に考えられる2つの状態が選ばれる。しかし、変換器が完全には平衡していない場合、2つの経路のいずれかが出力スイッチ128によって交互に選択されるため、2つの状態間の切換によって、実質的には2つの値を切り換える矩形波信号OUTが発生する。
同期復調器140は、状態A/B切換周波数を中心とする帯域幅を有する。したがって、同期復調器140を利用して、大きいDC電圧オフセッおよび低周波数(1/f)雑音が存在する状態においても、誤差量を正確に検出できる。
好ましい実施形態においては、同期復調器140は混合器および積分器で構成できる。混合器141は一般に、逓倍器または交差結合スイッチである。積分器142は復調器140の帯域幅を制御する。同期復調器140の帯域幅を極めて狭帯域に設計することにより、雑音およびDCオフセットのみならず、周波数および高周波数信号の両方を除去できる。
誤差信号の積分値をさらにラッチ143に次々にラッチして、ラッチ後に誤差信号145をプロセッサ150に供給する。次に、プロセッサ150が誤差信号を用いて制御信号160を付加し、変換器コア部内の2つの信号経路の動作を調節する。
図2は本発明の一実施形態の詳細な図であって、アナログ・ディジタル変換器(ADC)として作動するいわゆる電荷ドメイン変換器(QDC)200に適用されるものである。この特定のQDC200は、直列パイプラインレジスタとして配置された多数の電荷蓄積段を使用する逐次近似型変換器であって、入力元の電荷が段から段にパイプラインを下って移動して行く。各段の基準電荷発生器および電荷スプリッタが基準信号を生成する。この基準信号は、パイプラインを下って移動して行く電荷に随意に加算される。図示の実施形態においては、2つのパイプライン230−1、230−2が存在する。これらパイプラインは、パイプライン出力において、差動信号に相当する正および負の信号電荷の両方の直列ストリームを生成する。次に、差動増幅器235に相補する出力が供給される。この変換器コア部は、Paulに交付された前述の米国特許第5,579,007号に記載されたQDCのラインに沿って組み込まれる。
より詳細には、変換される入力電圧は電圧の相補的な対として表される。この相補的な対の電圧VinpおよびVinmは、変換される入力信号の正(プラス)および負(マイナス)分をそれぞれ示す。スイッチ220−1,220−2は、変換器コア部を通る正および負の各経路に対するものであり、サンプラ222−1、222−2に選択された信号を提供する。サンプラ222−1,222−2はそれぞれの入力電圧を電荷に変換する。QDCのノーマル動作モードにおいては、入力信号はスイッチ220によって選択される。しかし、校正モードにおいては、同一の同相電圧Vcmがサンプラを通して各変換器パイプライン230にそれぞれ供給される。好ましい実施形態においては、Vcmは入力値のフルスケールの1/2に等しい。これは、正経路および負経路のそれぞれによって提供される同一の公称出力値をもたらす入力条件である。
サンプラ222−1,222−2から出力される電荷はそれぞれ電荷パイプライン230−1,230−2の入力段に供給される。電荷パイプラインは、電荷結合素子(CCD)型アナログシフトレジスタとして組み込まれている。変換器コア部210を通る正経路および負経路のそれぞれは、ラダー(梯子型)DACp(228−1)またはDACm(228−2)のディジタル・アナログ変換器(DAC)を有する。
各ラダーは、基準電荷発生器225−1,225−2および一連の可変電荷スプリッタ226(簡単化のため個々に符号を付けていない)から成る。
可変電荷スプリッタ226はパイプラインの各段に結合されている。電荷スプリッタ226は直列に配置され、電荷量の一部をパイプライン230の各段に結合する(あるいは、対応するスイッチ227の設定に応じて、結合しない)。連続する各スプリッタ226は、受け取る基準電荷の1/2をチェーン構成の次のスプリッタに提供する。このように、一連のスプリッタが基準電荷の1/2,1/4,1/8,1/16,…,1/2を提供する。ここで、iはパイプラインの段数である。
変換器コア部のノーマル動作においては、一連の高速比較器229がアナログ・ディジタル変換結果を提供する。詳細には示されていないが、パイプラインの段ごとに高速比較器229が設けられている。
しかし、本発明のより重要な点は、校正モードにおける動作である。校正モードにおいては、スイッチ227はディジタルシフトレジスタ230によって提供される一連の切換制御信号よって代わりに制御される。校正モードにおいては、変換器コア部が2つの状態すなわち状態Aと状態Bのうちの一方で動作するように、スイッチ227は設定される。これら2つの状態は、公称上はそれぞれが同一出力電荷を提供するものである。校正レートすなわち「A/B」切換レートで状態Aと状態Bの間を変化するように、システムは校正モードで動作する。「A/B」切換レートは、システムの構成要素が正しく動作する任意の適切な周波数とすることができる。
なお、校正モードでは、ノーマル動作で用いられるパイプラインの最下位ビット(LSB)の範囲を超える余剰ビットを有効化して利用できる。容易に理解できるとおり、公称LSBを超える余剰段は、変換器のLSB分解能の範囲内で、2つの異なる入力段を実際に使用することによって、公称上は等しい2つの出力段を生成する機能を提供する。
図3はスイッチ227の状態をより詳細に示す。先に述べたとおり、スイッチ227を用いて変換器コア部を制御することにより、同一出力値を提供すると考えられる2つの異なる状態(状態Aと状態B)の間で切り換えが行われる。図3では、2進数の1がスイッチ227をクローズ状態にセットする切換制御信号を表し、2進数の0がスイッチをオープンにする切換制御信号を表すものとする。
図3の上の2行に示されるとおり、第1の状態Aにおいては、パイプライン230−1の第1スプリッタ226(すなわち、基準電荷の1/2を受け取るスプリッタ)のスイッチを制御するように論理1を供給して、正のラダーすなわちDACpに制御信号100…0[0]が供給されて、その段(最初の段)のみがパイプライン230−1に電荷を供給できるようにされる。なお、ここでは、括弧付きの値[0]が、LSB段iを超える(段i+第1番)ビットである追加ビットの論理状態を表すものとする。状態Aにおいてはまた、負のラダーすなわちDACmに制御信号011…1[1]が供給され、パイプラインの第1段を除く全段が電荷を受け取るようにすることができる。これにより、状態Aでは、差動増幅器235が、これら2つの入力設定100…0[0]と011…[1]との間の差に対応する出力を提供する。
追加の括弧付きビットは「同一」の出力を生成できる2つの状態を提供し、これにより変換器のLSB分解能の数分の1の精度が達成できる。
図3の下の2行に示されている状態Bは、変換器コア部の別の状態を表しており、この状態において変換器コア部は公称上同一出力を提供する。状態Bでは、正のラダーすなわちDACpに制御信号011…1[1]が供給され、負のラダーすなわちDACmに100…0[0]が供給される。したがって、この状態Bにおいては、差動増幅器235が、これら2つの入力設定011…1[1]と100…0[0]との間の差に対応する出力を提供する。
図3の回路においては、これらの切換制御信号は、A/B切換クロック周波数の矩形波を供給することによって生成されることが示されている。これらの信号は、A/Bレートで動作する各制御ラインに結合されたクロック分周器によって生成することも可能である。しかし、リングカウンタを使用する切換制御信号発生器の特に好ましい実施形態は、A/Bがクロック周波数に相当する場合に有効である。切換制御信号発生器のこの具体化は、図7とともに後述する。
状態AおよびBの出力は公称上では同一である必要があり、したがって差動増幅器235の出力は一定値である必要があるが、実際は、出力はDACpおよびDACmの校正における差によって、図1に示すように矩形波になる。
前述のとおり、混合器240および積分器241は同期復調器として動作して、誤差信号を検出し、積分器241出力を一方の電圧ラインまたは他方の電圧ラインに出力する。ここで、同期復調器は、混合器240に供給されるA/B状態信号によって駆動されている。
図4Aは、2つの異なる動作条件に対して、正のラダーすなわちDACpに関する積分器241の典型的な出力を示す。実線の矩形波信号401で示される第1条件はA/B切換レートで2つの値の間で交代する。これらの条件下における状態Aと状態Bとの間の出力差はΔ1である。点線の矩形波402は異なる設定の動作条件に対する出力を示し、出力の差はΔ2である。
図4Bは2つの条件についての積分器241の出力を示す。第1条件の場合において、実線のランプ信号403で示されるとおり、積分器出力は時間t1において勾配s1で電圧ラインに傾斜する。しかし、点線404の場合には、積分器出力は時間t2において勾配s2でより緩やかに傾斜する。これより、差動A/B出力が大きい場合、同期復調器240は急速に収束する。しかし、単に長い積分時間を可能にすることによって、A/B状態出力における小さい差の分解能をも可能となる。
図5は、積分器241および比較器242の詳細な動作を示す。同期復調器は、さらに、ラッチ243を有するのが好ましい。詳細には、校正回路にオフセットが無く、校正モードにおいてパイプライン230が完全に一定の出力を提供する単純な状況を考えてみる。この状況では、積分器の相補出力V+およびV-の両方が、この一定電圧の累積として、すなわち勾配s1の点線によって示されるとおり連続的に増加傾斜(ramp up)および減少傾斜(ramp down)する信号051および052として現れる。
次に、システムの構成要素がオフセットを発生する場合を考えてみる。同期変換器自体と変換器コア部を通る2つの経路125−1,125−2によって生じる差とのいずれかにおいて、オフセットを発生する可能性のある複数の発生源が存在する。実線の信号503および504によって示されるとおり、このとき、単純なランプ信号(傾斜)はその上に重畳されるA/B切換レートに相当する鋸歯状波の周期を有するさらなる鋸歯状波変調分を有する。最終的に、時間t4において、ランプ信号は重畳された鋸歯状波の上に留まる。ランプ信号は、実際には、時間t3の後もしばらくの間は鋸歯状波形の上下に振動して、明らかな誤差信号を発生する。A/Bクロック周期のエッジで鋸歯状波をサンプリングするタイミングのラッチ243を追加することによって、この影響を最小にすることができる。これは、ラッチ安定化誤差信号145を示す、比較器出力(COM OUT)およびラッチ出力(LATCH OUT)のタイミング図から明らかである。
次に、プロセッサ150がラッチ243の出力を受け取り、可変スプリッタ226に供給される調整信号の値を決定する。ラッチ出力が論理1に等しい場合、プロセッサ150はこれら調整信号の値を設定し、これによりスプリッタ226の1つまたは複数が一方向に特定量を調整できる。ラッチ出力が論理0に等しい場合、1つまたは複数のスプリッタ226を他方向に調整する値に信号は設定される。プロセッサ150は二分探索方または線形探索方を含む任意の適切なアルゴリズムを用いて、スプリッタ調整解に収束できる。ただし、アルゴリズムはこれらに限定されるものではない。
有利な実施形態では、特定の変換器構成が、差動増幅器235のノーマルモード動作にチョッパ安定化を利用する。このタイプの増幅器を用いると、信号がDCよりも上にシフトされるため、DCオフセットおよび低周波数1/f雑音が本質的に除去される。これらの構成においては、典型的なチョッパ安定化増幅器で使用される回路の一部を利用して、同期復調器の一部分を実現できる。
図6はこのような可能な実施形態の1つを示す図である。前述のとおり、DACpおよびDACmチャネルの出力はそれぞれ、バッファ増幅器232−1および232−2によって提供される。チョッパ安定化増幅器600は混合器633、差動増幅器635、および出力混合器640から成る。ノーマルモード動作における変換器出力を安定化するために、第1混合器633が入力バッファ増幅器232−1および232−2から受け取る全てのDC信号を、特定の所定の搬送波を最大として、アップコンバートする。次いで、差動増幅器642が動作して、DCよりも高い周波数における差を取り込み、DC雑音または低周波数1/f雑音が入るのをさらに回避する。次に、出力混合器640がダウンコンバートして、差動増幅器出力をDCに戻す。
このように、校正モードに必要とされる同期復調器は、ノーマル動作モードにおいて用いられるチョッパ安定化増幅器600の内の多くの構成要素を共有する。言い換えると、増幅器635は図2の校正モードで必要な高速差動増幅器235として機能する役割を果たすことができ、混合器640は混合器240として役割を果たすことができる。第1混合器633および第2混合器640にはそれぞれ、A/B切換信号が供給される。入力における追加の混合器633を、バッファ増幅器232−1および232−2による信号出力を単に通過させるように設定できる。乗算器を実装する場合は、1の値を乗算するように設定される。
最後に、図7は切換制御信号発生器についての可能な改良の詳細を示す。例えば、パイプラインが36段を有する場合、単純なシフトレジスタを用いるならば、制御信号を提供するためには36のフリップフロップが必要とされる。ディジタルシフトレジスタ230によって生成されるビットシーケンスを検討すると、それらは実際には、異なる位相の矩形波であることが明らかになる。多数のパイプライン段を有する変換器については、制御信号は、多数のフリップフロップの代わりのリング分周器と、A/B切換レートの適切な選択とによって、より効率的に生成できる。
例えば、A/B切換レートがパイプラインのクロックレートの1/16である場合、必要とされる8ビット・オン−8ビット・オフ波形の全位相は8つのフリップフロップを有する単一リングカウンタを用いて生成できる。ここでは、各フリップフロップが真および相補出力を提供すると仮定している。次に、必要な制御信号を、パイプラインの段数に関係なく、リングカウンタの適切な位相出力から選択できる。
本発明を好ましい実施形態により図示し、詳細に説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求項に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態または細部にさまざまな変更を加えるのが可能であることは理解されるであろう。
本発明の方法を用いる電荷−ディジタル変換器の高レベルのブロック図である 変換器パイプラインの詳細図である。 通常はそれぞれが同一出力値を有する2つの状態を実現するために、変換器パイプラインの構成要素に供給される一連の切換制御信号を示す図である。 2つの異なる動作条件に対する、2つの状態における差動出力信号を示す図である。 2つの条件に対する同期復調器を示す図である。 チョッパ安定化増幅器と組み合わされた同期復調器の別の実施形態の詳細図である。 ラッチの前後における積分器出力を示す信号図である。 スイッチ制御信号発生器におけるリングカウンタの具体化を示す図である。
符号の説明
100 変換器システム
120 変換器コア部
125 経路
140 同期復調器

Claims (20)

  1. ディジタル変換器を校正する方法であって、
    校正モードにおいて、前記変換器の少なくとも一部を、それぞれ所定の出力信号を提供する少なくとも2つの所定の校正状態の間で切り換える切換工程と、
    前記少なくとも2つの所定の校正状態のシーケンスにわたって変換器出力信号を提供する出力信号提供工程と、
    前記変換器出力信号を同期復調する同期復調工程とを備えた、ディジタル変換器校正。
  2. 請求項1において、前記2つの所定の校正状態が前記ディジタル変換器を通る2つの別個の信号経路によって提供される、ディジタル変換器校正方法。
  3. 請求項1において、前記ディジタル変換器が1つまたは複数の可変スプリッタを用いて所定の出力信号を生成する、ディジタル変換器校正方法。
  4. 請求項1において、前記所定の校正状態のそれぞれが、公称上は同一の変換器出力信号を提供する、ディジタル変換器校正方法。
  5. 請求項1において、前記切換工程が状態切換周波数で実行され、前記同期復調工程の帯域幅が前記状態切換周波数を中心とする、ディジタル変換器校正方法。
  6. 請求項1において、さらに、復調された変換器出力を用いて、前記変換器に訂正信号を提供する訂正信号提供工程を備えた、ディジタル変換器校正方法。
  7. 請求項1において、前記変換器が逐次近似変換器である、ディジタル変換器校正方法。
  8. 請求項1において、前記変換器が、内部に2つの変換信号経路を有する相補型変換器であって、第1変換信号経路が正信号経路として動作し、第2変換信号経路が負信号経路として動作する、ディジタル変換器校正方法。
  9. 請求項7において、
    校正入力の第1セットを前記正信号経路に加え、校正入力の第2セットを前記負信号経路に加えることで、前記2つの所定の校正状態の第1状態が提供され、
    校正入力の前記第2セットと同一のセットを前記正信号経路に加え、校正入力の前記第1セットと同一のセットを前記負信号経路に加えることで、前記2つの所定の校正状態の第2状態が提供される、ディジタル変換器校正方法。
  10. 請求項1において、前記同期復調工程が、さらに、
    前記変換器出力を積分することにより誤差信号を提供する、ディジタル変換器校正方法。
  11. 請求項10において、前記誤差信号が、雑音がない場合はランプ波形である、ディジタル変換器校正方法。
  12. 請求項11において、前記変換器によって生じるオフセット電圧が、前記ランプ波形上に鋸歯状波形を重畳する、ディジタル変換器校正方法。
  13. 請求項12において、さらに、前記変換器の状態変化と同時に、積分された復調信号をラッチして前記誤差を生成する、ディジタル変換器校正方法。
  14. 請求項9において、共通基準入力Vcmが前記正信号経路と前記負信号経路とに供給される、ディジタル変換器校正方法。
  15. 請求項9において、前記校正モードにおいて前記ディジタル変換器によって用いられる段数が、ノーマル動作モードにおいて前記ディジタル変換器によって用いられる段数よりも少なくとも1つ多い、ディジタル変換器校正方法。
  16. 請求項8において、前記2つの変換信号経路が、パイプラインの電荷結合素子(CCD)段である、ディジタル変換器校正方法。
  17. 請求項16において、前記校正入力がそれぞれ一連の可変電荷スプリッタに供給され、電荷スプリッタがそれぞれパイプライン段の1つに結合されている、ディジタル変換器校正方法。
  18. 請求項17において、さらに、
    前記同期復調出力信号から誤差信号を生成する誤差信号生成工程と、
    前記誤差信号から可変スプリッタを制御する調整信号を得る調整信号取得工程とを備えた、ディジタル変換器校正方法。
  19. 請求項1において、さらに、
    ノーマル動作モードの間において、前記ディジタル変換器の少なくとも1つの構成要素をチョッパ安定化するチョッパ安定化工程を備えた、ディジタル変換器校正方法。
  20. 請求項19において、さらに、
    前記校正モードの間において、前記同期復調工程の一部として、チョッパ安定化工程で用いられる回路の一部を動作させる動作工程を備えた、ディジタル変換器校正方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012533200A (ja) * 2009-07-10 2012-12-20 アイメック インターリーブ型パイプライン型バイナリーサーチa/d変換器

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7106230B2 (en) * 2004-06-17 2006-09-12 Kenet, Inc. Analog to digital converter calibration via synchronous demodulation
US7095354B2 (en) * 2004-08-12 2006-08-22 General Electric Company Very linear wide-range pipelined charge-to-digital converter
EP1921749B1 (en) * 2006-11-13 2010-08-04 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Circuit and method for generating a set of intermediate voltages
TWI357215B (en) * 2006-12-28 2012-01-21 Realtek Semiconductor Corp Clock generating ciruit and digital circuit incorp
US7551109B1 (en) 2007-03-14 2009-06-23 Ashmore Jr Benjamin H Method, system and apparatus for dual mode operation of a converter
TWI404417B (zh) * 2010-02-09 2013-08-01 Mediatek Inc 同步訊號截波裝置與同步訊號截波方法
US8350737B2 (en) 2011-01-12 2013-01-08 International Business Machines Corporation Flash analog to digital converter with method and system for dynamic calibration
US8614587B1 (en) 2013-03-12 2013-12-24 Cypress Semiconductor Corp. Capacitance sensing circuits and methods
US9912441B2 (en) * 2013-11-22 2018-03-06 Kamstrup A/S Consumption meter with error-correction
CN108594147B (zh) * 2017-12-15 2020-06-16 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种模拟信号和数字信号同步采集及同步时间差校准方法
TWI819303B (zh) * 2021-05-04 2023-10-21 瑞昱半導體股份有限公司 斜坡訊號校正裝置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0529939A (ja) * 1991-07-24 1993-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd アナログ−デイジタル変換装置
JP2001339303A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd A/d変換回路

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4375059A (en) 1980-04-25 1983-02-22 Ibm Corporation Fast charge transfer analog-to-digital converter
US5844415A (en) * 1994-02-03 1998-12-01 Massachusetts Institute Of Technology Method for three-dimensional positions, orientation and mass distribution
US5579007A (en) 1994-07-07 1996-11-26 Massachusetts Institute Of Technology Charge-to-digital converter
US5990814A (en) * 1997-09-05 1999-11-23 Cirrus Logic, Inc. Method and circuit for calibration of flash analog to digital converters
US6850563B1 (en) * 1998-06-19 2005-02-01 Netwave Communications Data slicer for combined trellis decoding and equalization
JP3857488B2 (ja) * 2000-02-17 2006-12-13 富士通株式会社 誤り訂正装置
SE516799C2 (sv) 2000-04-25 2002-03-05 Ericsson Telefon Ab L M Ett förfarande och en anordning för kalibrering av A/D- omvandlare
US6735535B1 (en) * 2000-05-05 2004-05-11 Electro Industries/Gauge Tech. Power meter having an auto-calibration feature and data acquisition capabilities
US6587061B2 (en) * 2001-07-03 2003-07-01 Linear Technology Corporation Analog computation circuits using synchronous demodulation and power meters and energy meters using the same
US7106230B2 (en) * 2004-06-17 2006-09-12 Kenet, Inc. Analog to digital converter calibration via synchronous demodulation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0529939A (ja) * 1991-07-24 1993-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd アナログ−デイジタル変換装置
JP2001339303A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd A/d変換回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012533200A (ja) * 2009-07-10 2012-12-20 アイメック インターリーブ型パイプライン型バイナリーサーチa/d変換器

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