[发明专利]用于A/D转换器的校准电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路，所述电路包括模数转换电路和操作这种电路的方法。 

背景技术

校准是模数转换电路的重要方面。由于诸如制造扩展、温度影响和老化等因素，这种电路模拟侧的电路参数会改变。以不同的参数值，针对相同的模拟信号会产生不同的数字转换结果。在sigma delta模数转换器中可以观察到参数值变化的影响的示例。在这种电路中，参数变化导致频谱上量化噪声分布的变化。 

这种针对校准的需要在MASH(多阶噪声整形)sigma delta转换器中尤其显著，所述MASH sigma delta转换器的操作依靠多个模数转换器电路的模拟电路参数之间存在的确定关系。为了减少对这种关系的依赖，MASH sigma delta转换器一般提供某种形式的电路内校准，其中调整特定数字信号处理参数，这影响了所转换信号的数字后处理，以解释不同的模数转换电路的所观察的行为。 

一种形式的校准实施方式涉及对数字转换电路施加预定测试信号，以及选择数字电路以确保在数字信号处理之后对测试信号的响应与所需的信号相对应。US专利号6,873,281和6,873,281公开了这种电路。然而，产生和施加测试信号的需求使这种电路的设计复杂化，并增加了成本。 

另一个不需要预定测试信号的校准包括具有必须进行校准的模数电路的高精度附加模数转换电路。这在例如A.Larsson以及S.Sonskusale，xxx所著的名为“A background calibration scheme for pipelined ADC includingnon-linear operational amplifier gain and reference error correction”的文章中进行了公开。在这种情况下，可以使用针对来自两个模数转换电路的相同模拟信号的测量的比较来选择数字电路参数。然而，附加高精确模数转换 电路增加了电路成本。此外，电路必须临时停止处理正常的信号以施加测试信号。 

在另一实施例中，在校准期间，通过提供附加模数转换电路以保持电路的可操作性，这临时取代了施加测试信号的模数转换电路。这种方法在IEEE transactions on circuits and systems II：Analog and digital signalprocessing Vol.47，No72000年7月(621-628页)中Gert Cauwenberghs andGabor C.Temes所著的“Adaptive Digital Correction of Analog Errors inMASH ADC’s-Part I：Off-line and Blind On-line Calibration”中进行了描述。然而，需要产生和施加测试信号仍然使这种电路的设计复杂化，并增加它们的成本。 

另一种解决方案是利用噪声信号来执行校准。这在出版在IEEEJournalof Solid-state circuits Vol.39，No12，2004年12月，2152-2160页的Lucien J.Breems，Robert Rutten和Gunnar Wetzker所著的“A cascaded continuoustime Sigma Delta Modulator with67dB dynamic range in10Mhz bandwidth”中进行了描述。 

Breems等描述了具有第一和第二sigma delta级的sigma delta模数转换器。第一级执行输入信号的模数转换，以及第二级执行代表第一级量化误差的模拟信号的模数转换。根据第二级的数字输出信号得到与第一级的数字输出信号相加的校正信号。通过将数字滤波操作应用到第二级的数字输出信号获取该校正信号。 

选择数字滤波操作的参数，从而在来自第一级的信号和校正信号的所产生的和中，使相关频带中的量化噪声最小化。最小化噪声的参数集合依据两个级的模拟电路参数。使用校准测量选择该参数集合，其中sigma delta模数转换器的整体输入被短路。这在输出时产生数字噪声信号。选择数字滤波参数以在预定相关频带中使该噪声信号的功率最小化。 

该电路的一个问题是它花费很长时间来选择数字滤波的参数。如果使用短时间隔来测量噪声功率，则所产生的功率测量受噪声影响，这使数字滤波器的参数接近最佳值十分困难。可以通过更长的时间间隔对功率求平均来减少功率测量中的噪声，但这增加校准所需要的时间。

发明内容