用于校准模数转换的方法和系统技术方案

一种根据具有未知参数的参考信号来校准ＡＤＣ的方法和系统。给定的模拟参考信号ｓ（ｔ）被提供给ＡＤＣ（３１０），ＡＤＣ（３１０）的输出ｘ（ｋ）被校准逻辑电路（３２０）用来估计参考信号ｓ（ｔ）的至少一个参数。ＦＩＲ滤波器（４５５）接收ｘ（ｋ）信号作为输入，并输出估计信号＊（Ｋ）作为ｓ（ｔ）信号的采样实例。重构表（Ｓ↓［０］，…Ｓ↓［Ｍ－１］）被创建，该表格利用模拟输入信号波形的知识在数字域近似模拟输入信号。实际的ＡＤＣ输出ｘ（ｋ）与重构表（Ｓ↓［０］，…Ｓ↓［Ｍ－１］）中的值比较以产生用于校准的校正表（３５０）。连续的事件参考信号可以用来训练校正表（３５０）。该方法和系统是数据自适应的，因此可以在任何正弦参考输入情况下应用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术
技术介绍
领域本专利技术一般涉及模数转换器领域，特别地，涉及ADC的数字校准，其中的校准可以在具有未知参数的参考信号的动态估计情况下完成。相关技术的描述自然界在模拟领域运作，但是信息信号(声音，数据等)常常在数字域被更有效地处理、传送或操纵。从模拟域到数字域的转换由ADC完成。ADC接收模拟信号作为输入并产生数字信号作为输出。然而，模拟信号中的一些信息在转换过程中必要性地丢失，即使ADC在理想方式下工作也是如此。不幸的是，实际的ADC并不会工作在理想模式下。因此，实际的ADC数字输出并不能象理想ADC那样正确地跟踪模拟输入。因此，最好是使得和/或调整实际ADC近似于理想ADC。已经开发了一些技术来校准实际ADC，从而修正它们的性能以便尽可能接近地仿真理想ADC。例如，通常利用高精度数字伏特计来校准ADC，以便表征产生于静态或缓慢变化模拟参考电压的数字化过程中的误差。这种静态测试的输出形成硬件或软件实现的校准方案的基础。传统ADC校准的另一个方法是利用正弦参考信号。参考值被采样，理想样本值的估计值被计算出来。这些估计值是利用最小平方差准则计算的，该准则要求有关校准信号频率的知识。差值(即，估计值和被校准的ADC输出的实际采样值之间的差值)被用来构造一个校正表。该校正表可以用来修正实际(例如，非校准，功能性等等)模拟输入信号的采样值。有效的校准方案要求参考信号在ADC校准期间在样本-样本的基础上被动态估计。现在还没有在ADC校准过程中对于具有一个或多个未知参数(例如，频率，相位等)的参考信号(例如，校准信号)进行动态估计的方法。因此，现存的校准过程依赖于准确并昂贵的信号发生器和/或精确并昂贵的测量元件。专利技术概要现有技术的缺陷被本专利技术的方法和系统克服。例如，如此前没有意识到的，利用给定波形但具有未知参数的参考信号有助于对ADC的校准。实际上，如果这种校准过程也可以在实时状态下利用采用单个ADC的系统的溢出处理能力来实现，那麽这将是很有益的。这些和其它的有益之处是通过本专利技术的方法和系统实现的，其中ADC是利用很容易产生的模拟校准信号(例如，正弦信号)来校准的。然而，本专利技术同样可以应用于其它的校准信号。例如，锯齿波或三角波。有利的是，根据本专利技术原理的校准方案独立于校准信号的实际参数(例如正弦校准信号的幅度、频率、初始相位等等)。校准所需的所采用的校准信号的相关参数是根据转换的数字数据计算的。在一个实施方案中，本专利技术包括几个示例操作元件。估计器根据ADC的数字输出估计已知波形的校准信号相关参数(例如频率)的估计值。滤波器利用临时信息和涉及校准信号估计参数的至少一个变量来重构数字域中的校准信号。而且，表产生器根据ADC输出和重构的校准信号计算校正表纪录。这些示例元件可以用硬件，软件或其组合来实现。本专利技术的其它原理，包括另外可选的具体实施方案，在下面进一步解释。本专利技术一个重要的技术优点是使得ADC校准完全由软件实现。本专利技术另一个重要的技术优点是对于模拟校准信号中的变化具有鲁棒性。本专利技术一个重要的技术优点是能够提高ADC校准的效率，因此，需要更少的校准信号样本。本专利技术的上面描述的和其它特征可以参考附图中给出的示例样本详细描述。该领域的技术人员将会理解所描述的实施方案被提供用于举例和理解，多种等价的实施方案被考虑。附图简要描述参考下面结合附图详细的描述，可以对本专利技术的方法和系统有更完全的了解。附图说明图1说明了一个示例ADC环境，其中很好地实现了本专利技术。图2A说明了理想ADC的示例模拟输入信号与数字输出信号的关系2B说明了实际ADC的示例模拟输入信号与数字输出信号的关系3A说明了根据本专利技术的示例校准应用。图3B说明了根据本专利技术的另一个示例校准应用。图4A说明了一个示例ADC以及根据本专利技术表示的具有选出信号的相关校准器。图4B说明了根据本专利技术的校准逻辑电路的一个实施方案的示例细节。图4C说明了根据本专利技术的校准逻辑电路的另一个实施方案的示例细节。图5以流程图的形式说明了根据本专利技术用于校准ADC的方法。图6以图形的方式说明了参考信号的重构分析。图7以图形的方式说明了未校准的性能特点和校准后的性能特点。附图详细描述参考图1-7，本专利技术的优选实施方案和其优点可以更好地理解。相同的参考标号被用于各图中相似的部分或对应的部分。参考图1，图中给出了其中很好地实现了本专利技术的示例ADC环境。ADC105作为通讯系统环境100中的一部分。具体的，环境100包括与电话交换系统(SS)120(例如，有线系统中的节点)通讯的移动无线电系统基站(BS)110的接收机115。接收机115提供模拟流入信号(例如，从移动无线电系统的移动站(MS)(未给出)发送)给模拟滤波器H(S)125，该滤波器使得ADC105的模拟输入信号的带宽限制为一个奈奎斯特带。ADC105的数字输出信号被连接到数字滤波器H(z)130，该滤波器进一步过滤流入信号。数字滤波器H(z)130的输出可以被进一步处理，并前送给SS120。ADC105将时间连续和幅度连续信号转换成时间离散和幅度离散信号。ADC105的输出数据率由频率为Fs的采样时钟产生器135控制，该频率也是ADC输出的数据率。ADC105可以选择性地包括采样和保持(S/H)电路(图1中没有给出)，该电路保持(模拟滤波后的)模拟输入信号的瞬时值，该瞬时值在选择的时刻上从模拟滤波器H(s)125接收，从而ADC105可以对它们采样。ADC105将每个采样模拟输入信号量化成有限级数中的一个，并将每个级数表示为(例如编码)成比特模式，该比特模式作为数字输出以采样时钟产生器135的频率给出。ADC105的数字输出包括示例性的8比特数字。因此，可以表示256个级数。电信系统环境100将被用来描述本专利技术的优选实施方案。然而，应该理解的是，本专利技术的原理也可以应用于其它的ADC环境，例如视频应用，Δ调制，闪存ADC，集成ADC，脉冲码调制(PCM)，∑-ΔADC，以及连续近似ADC。现在参考图2A，这里给出了理想ADC的示例模拟输入信号与数字输出信号之间的关系图。理想ADC在200给出。横坐标轴210表示模拟输入，纵坐标轴220表示数字输出级。虚对角线230表示模拟输入信号的线性，非量化输出响应；在这里用作量化输出的目标线。理想ADC的对应输出由梯状线240表示。如可以看到的，理想ADC数字输出240在给定量化级数(例如，分辨率)和采样率的情况下，尽可能准确地跟踪模拟输入230。现在参考图2B，这里给出了实际ADC的示例模拟输入信号与数字输出信号的关系图。实际ADC在250给出。虚对角线230表示数字输出的理想中间步骤转换的目标线。实际ADC的对应输出由粗略的梯状线260表示。如可以看到的，实际ADC数字输出260在给定量化级数和采样率情况下，并不能象理想ADC(图2A)那样尽可能准确地跟踪模拟输入230。这样，可以看出，b比特ADC的有效比特bEFF数量由于误差(偏移误差，增益误差和线性误差)的原因可能不同于实际的比特数(b)。本专利技术的ADC校准原理很好地改良了这些误差状况。本专利技术的ADC校准原理的应用比传统方法具有很好的优越性。例如，给出了针对模拟校准信号中变化的鲁棒性。因为本专利技术利用波形的先验知识，根据校准信号的量本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于校准模数转换的方法，包括下面步骤： 将模拟输入转换成数字输出； 基于，至少是部分基于所述的数字输出，估计出至少一个涉及所述模拟输入的参数； 基于，至少是部分基于所述数字输出和所述至少一个参数，确定至少一个值。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：P黑德尔，M彼德松，M斯科格伦德，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]