[发明专利]动态元素匹配编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及动态元素匹配编码技术领域，特别是涉及一种动态元素匹配编码方法。

背景技术

随着CMOS工艺技术的不断进步，特征尺寸等比例缩小，来自工艺制造过程的随机失配较为显著，电流源之间的匹配成为提升电流舵型DAC（数模转换器）线性度和分辨率的一个瓶颈。动态元素匹配（Dynamic Element Matching）通过随机地选择输出的电流源组合，将与输入信号有关的谐波能量转化为与输入信号无关的白噪声，因而可以在有较大的失配存在的情况下实现较高的线性度；通过采用数字电路实现动态随机的过程，不需要反馈的调校，可以实现较高的工作速度并且可以实现无杂散动态范围（Spurious Free Dynamic range，SFDR）与输入信号的频率基本无关，从而有效提高系统的线性度，因而广泛应用于各种结构的ADC（模数转换器）和DAC中。图1是传统的包含DEM模块的DAC的工作原理图。如图1所示，DAC的数字输入经过DEM模块编码后，输出M个数字位（图1中C1到CM），所述M个数字位分别经过一个1位子DAC转换为M个子模拟输出（图1中y1到yM），所述M个子模拟输出合成最终的模拟输出（图1中y）。

然而，传统DEM编码方法会急剧增大每采样周期跳变的开关数，而过多的开关跳变会导致较大的动态误差，如开关跳变不同步、时钟馈通等，这也会影响系统的性能。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种动态元素匹配编码方法，以便在将失配引起的失真转换为噪声的同时，减小每个采样周期的开关跳变数。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种动态元素匹配编码方法，包括以下步骤：

S1、输入数字信号；

S2、将所述数字信号分为两部分L和R，设置指向所述数字信号中各元素的指针，并利用所设置的指针对L和R进行动态元素匹配编码，输出对应于L的M1个元素C₁到C_M1以及对应于R的M-M2+1个元素C_M2到C_M，其中M、M1、M2均为正整数，且M1是对M/2进行截尾取整得到的数，即M1=fix(M/2)，且M2=M1+1。

优选地，在步骤S2之后还包括步骤：

S3、分别对元素C₁到C_M进行数模转换；

S4、对数模转换后得到的M个元素进行合成得到输出数据。

优选地，步骤S3中利用电流舵型DAC进行所述数模转换。

优选地，步骤S4中利用加法器对M个元素进行累加得到输出数据。

优选地，步骤S2具体为：

先执行步骤T000~T300：

T000，将所述数字信号的第一周期信号x[1]分成两个数据L[1]和R[1]，L[1]=fix(x[1]/2)，R[1]=x[1]-L[1]；设定指针Pstart_L的初始值为1，设定指针Pend_L的初始值为L[1]；设定指针Pstart_R的初始值为M2，设定指针Pend_R的初始值为R[1]+M2-1，指针Pstart_L为指向数字信号L所经编码器中元素的头指针，指针Pend_L为指向数字信号L所经编码器中元素的尾指针，指针Pstart_R为指向数字信号R所经编码器中元素的头指针，指针Pend_R为指向数字信号R所经编码器中元素的尾指针；

T100，判断所述数字信号的第n周期信号x[n]是否为0或者M，n>1；如果x[n]等于0或者M，则设定所述指针Pstart_L为rp_L[n]，rp_L[n]表示1~M1的随机数，设定Pend_L为Pstart_L-1；设定Pstart_R为rp_R[n]，rp_R[n]表示M2~M的随机数，设定Pend_R为Pstart_R-1；并且当x[n]为0时输出C₁到C_M为全0，当x[n]为M时输出C₁到C_M为全1；否则执行步骤T200；

T200，判断所述数字信号的第n周期信号x[n]与第n-1周期信号x[n-1]的关系，n>1，如果x[n]等于x[n-1]，则保持步骤T100的输出结果不变，并保持指针Pstart_L、Pend_L、Pstart_R和Pend_R的值不变；否则，执行T300；