TWI353722B - - Google Patents

Description

1353722 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係«-種放大訊號失真之幕後校正方法衫統，特別是關於 一種應用於數位轉換器中放A器的非雜失真校正 【先前技術】 系統。 *在很多類比數位轉換器的系統之中，放大器是不可或缺的電路，例如 在管線式類比數位轉換器（Pipelined舰）、子區間類比數位轉換器 (触-⑽观就）等等，而此放大器之非線性失真會影響到整個類比數 位轉換器轉性表現，所以為了提麵比數位轉翻的雜，放大器 非線性失真所造成的誤差就必須加以補償。隨著製程的進步，放大器的設 計會伴隨著增賊候越來舰重_雜失真。而秘所發表的研究多x 數集中在於解触大糾線性雜增益，只有少數域有關於放大器非線 性失真之研究。 目前已發表之非線性失真校正技術大多Μ相關性為基礎 (Correlation Based)的數位校正技巧，其中有些技巧無法適用於直流訊 號，如此便關其躺細；有些校正技術需要額外增加__辦確性較高 之類比數位觀H，用以產生參相號，如此會增加辦的硬體面積。而 有些校正技術只能應用於離線（0ffline)校正，對於環境改變及溫度變化 等無法及時應變。先前在B. Murmann和β. E. B〇ser所發表的論文“a 12-bit 75-MS/s pipelined ADC using open-loop residue amplification” 中提到利用隨機切換轉換特性並且利用統計特性計算出非線性的誤差，其 缺點是其處理之訊號必須為均勻分佈之訊號，某些特定訊號，其校正功能 1353722 無法正常工作，而且此方法只可讀正三階絲性失真特性。在〗.ρ. κ·， ur和S. H. Lewis所發表的論文“Background他61*扣呢6 gain —ion technique f0r pipelined船”裡，主要是以相關性為基 礎（correlation-based) ’將後級類比數位轉換電路之輸出經由相關性計 算以後計算出魏性失真之特性，其缺點為只可以校正三階非線性失真， 對於直流訊號則無法計算出非線性失真的相關係數。在j. ¥圓，Ν·融的 以及J. V. der Spiegel所發表的論文“A 5〇 MS/s㈣忖CM〇s邮出此 A/D converter with nonlinear backgr〇und calibrati〇n” 裡提到了利用 -個額外之慢速高準確度類比數位轉換之輸作參考訊號，收集大 量之參考城與含有非雜失真的喊，肋雜-條適合之轉使得誤 差最小化’其缺點是需要-個額外的継數位轉顧，需要額外的面積與 功率消耗。C. R. Grace, P. J. Hurs1^s H乂_所發表的論文“Al2一阶 80-MSample/s pipelined ADC with bootstrapped digital calibration ，其中裡面至,j利用前景校正（如踩咖⑽如化加―） 之方法’計算出非線性失真之係數，接著在類比數位轉換器正常卫作之時， 利用計算之係數將非線性失真之誤差加以補償，其缺點為前景校正1 對於溫度變化、功電壓變化料外在環境改變無法產线#之變化。最 後由A· Panigada和I. Galton所發表的“灿制以咖咖⑽贈如㈤ of harmonic distortion in Pipeiined ADCs” 論文裡，提到利用注入亂 數序列訊號之方法，然後利用相關性將非線性係數萃取出來，其缺點為注 入之亂數序列訊號需要額外之輸出訊號擺幅，這在低工作電壓與奈米製程

Claims (1)

1353722 ___ I ~~~~~~ 100年8月19日修正替換頁 十、申請專利範園： 1. 一種放大器非線性失真之幕後校正系統，包含： 一亂數產生器，產生亂數訊號並與輸入訊號混和一起； . 一放大器’將混和該亂數訊號的該輸入訊號放大； ·· 一後級類比數位轉換器，將該放大器放大後之訊號量化成數位輸出訊 ‘ 號； 一非線性誤差補償電路’線性化該數位輸出訊號以產出一線性化輸出訊 號； 一參數萃取器，透過該線性化輸出訊號與該後級類比數位轉換器的該數 位輸出訊號的比對將校正參數萃取出來；以及 -非線性係數偵測器’透過該校正參數將非線性係數計算出來將該非 雜係數輸出給該非線性誤差補償電路以進行非線性誤差補償以達 到放大器非線性失真之幕後校正。 2.如申請專利範圍帛i項所述之放大器非線性失真之幕後校正系統其中 該非線性係數偵測ϋ是由累加||、加法器與減法器所組成。 3_如申請專利範圍第i項所述之放大器非線性失真之幕後校正系統其中 該參數萃取器是由-階參數萃取器與高階參數萃取器所組成。 4. 如申請專利範圍第3項所述之放大器非線性失真之幕後校正系統，其中 該一階參數萃取器負責計算混入的亂數值。 5. 如申請專利範圍第3項所述之放大器非線性失真之_校正系統，其中 該尚階參數萃取器負責萃取出高階亂數值。 1353722 ** I _____ 100年8月19日修正替換頁 6.如申請專利範圍第3項所述之放大器非線性失真之幕後校正系統，其中 該高階參數萃取器將該數位輸出訊號用乘法器相乘，以形成二次、三 次、五次等高階項’這些高階項根據亂數混入的狀態用多工器分類，並 • 用累加器加以累加，並且平均求得其期望值。 •· 7·如申請專利範圍第4項所述之放大器非線性失真之幕後校正系統，其中 該非線性係數偵測器將該亂數值加以運算，偵測有無非線性失真發生， 並且進一步將其係數計算出來。 8·如申請專利範圍第！項所述之放大器非線性失真之幕後校正系統，其中 該非線性係數偵測器若只應用於偵測一個非線性係數時，亦可加以改 變’以極性偵測器來偵測一階非線性誤差值與高階誤差值之極性，藉此 來判斷估計的非線性係數與實際的非線性係數的差值極性。 9_如申請專利範圍第8項所述之放大器非線性失真之幕後校正系統，其中 忒極性偵測器可負責判斷一階非線性誤差值與高階誤差值之極性，若兩 者極性相!§]，騎―卩纟雜性誤纽舰對健固定之貞㈣數相乘之 後’再由累加器累加’得到的累加器結果將輸入給非線性補償電路成為 估汁之非紐舰；若兩者極性不同，鑛—階非雜誤差值的絕對值 、 與固定之正數係數相乘之後再由累加器累加，得到的累加器結果將輸入 給非線性補償電路成為估計之非線性係數。 10. —種放大器非線性失真之幕後校正方法，包含： 在進入放大㈣輪人峨巾，混人大柯_亂數訊號； 該輸入訊號與該亂數訊號一起放大處理； 18 1353722 * 100年8月I9日修正替換頁 將放大後的訊號量化成數位輸出訊號； 量計該數位輸出訊號的誤差量 到線性化輸出訊號； 再將該誤差量與該數位輪出 訊號相加得 將該線性化輸出訊號與數位輸出訊號的校正參數萃取出來. 線性係數 將該校正參數輸出給-非線性係數侧器，_測器根據萃取的參數將 非線性係數加以計算出來，並且迴授給非線性補償電路成為估計之非 11.如申請專利範圍第1G項所述之放大器非線性失真之幕後校正方法其 中混入是以不混入、分開個別混入、一起混入的方式來混合該亂數訊號 與該輸入訊號β 12·如申請專利範圍第1〇帛所述之放大器非線性失真之幕後校正方法其 中該誤差量亦透過非線性補償電路所計算出來。 13.如申請專利範圍第1G _述之放大器非線性失真之幕後校正方法，其 中該非線性係數偵測器是由累加器、加法器與減法器所組成。 14·如申請專利範圍第1G項所述之放大器非線性失真之幕後校正方法，其 中該非線性係數價測器負責運算以及偵測有無非線性失真發生，並且進 一步將非線性係數計算出來。 15.如申請專利翻第1Q項所述之放大器非雜失真之幕後校正方法，其 中•亥非線性係數偵測器若只應用於偵測一個非線性係數時，亦可加以改 變，以極性偵測器來偵測一階非線性誤差值與高階誤差值之極性，藉此 來判斷估計的非線性係數與實際的非線性係數的差值極性。 1353722 • · _____ 100年8月19日修正替換頁 16.如申請專利範圍第15項所述之放大器非線性失真之幕後校正方法，其 中该極性偵測器可負責判斷一階非線性誤差值與高階誤差值之極性，若 兩者極性相同’則將一階非線性誤差值的絕對值與固定之負數係數相乘 之後，再由累加器累加，得到的累加器結果將輸人給非線性補償電路成 為估計之非線性係數；若兩者極性不同，則將一階非線性誤差值的絕對 值與固定之正數係數相乘之後再由累加器累加，得到的累加器結果將輸 入給非線性補償電路成為估計之非線性係數。 Π.如申請專利第1()項所述之放大器非線性失真之幕後校正方法，其 中6亥放大處理是透過放大器。 正方法，其 18·如申請專利範圍第1〇項所述之放大器非線性失真之幕後校 中該量化是透過後級類比數位轉換器。 非線性失真之幕後校正方法，其 19’如申凊專利範圍第10項所述之放大器 中該校正參數萃取是經由參數萃取器。 20 1353722

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1353722 - · 1 ' 100年8月19日修正替換頁 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（3 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 10放大器 12後級類比數位轉換器 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：