[发明专利]直流失调校准系统及直流失调校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子学与固体电子学的射频与模拟集成电路设计领域，尤其是直流失调校准系统及直流失调校准方法。

背景技术

近年来，无线通信技术发展迅速，诸如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等具有无线通信功能的设备应用越来越广泛，大大方便了人们的日常工作和生活。人们对无线设备便携性的需求使得低功耗和高集成度在无线收发机设计中变得越来越重要。在无线收发机中，接收机的设计往往是关键。

在常见的无线接收机结构中，零中频接收机在低功耗和高集成度方面具有较大优势，很适合应用在当今的无线设备中。不过，由于零中频接收机的中频信号位于基带，直流失调直接叠加在了有用信号上。直流失调经过逐级放大后很容易导致接收机链路直流工作点偏移甚至饱和，所以直流失调的消除技术在零中频接收机的设计中十分关键。目前应用于零中频接收机的传统直流失调消除方法总体上分为模拟消除方法和混合信号校准方法两大类。

传统模拟消除的方法主要有交流耦合、模拟反馈和前馈等，这些电路在幅频响应上等效于高通滤波器，把直流信号和一部分低频信号滤除，达到抑制直流失调的效果。由于零中频接收机的中频信号位于基带，而且多数常见调制信号在低频处能量很集中，所以模拟消除方法会滤除部分有用信号。为了减小对有用信号的影响，等效的高通截止频率需要很低，也就意味着模拟消除方法需要很大的电阻和电容，消耗很大的芯片面积，不利于降低成本和提高集成度。

传统的混合信号校准方法主要分为连续校准和预校准两种。这两种混合信号校准方法通常都是检测接收机的直流失调，然后利用数字电路来控制相关电路的直流电平，达到校准直流失调的效果。对于连续校准方法来说，连续工作的电路会导致持续的功率消耗，不利于低功耗设计。对于预校准方法来说，接收机的输出直流失调电压是与中频增益相关的，所以该方法需要在不同的增益下分别进行校准，并且建立查找表存储不同增益下的校准结果。接收机的中频增益往往很大，并且步长精细，这意味着该方法需要比较长的校准时间和较大的存储空间。比较长的校准时间会影响接收机的建立速度，较大的存储空间消耗较大的芯片面积，不利于降低成本和提高集成度。

通过上述分析可以看出，传统的几种直流失调校准方法都难以同时满足零中频接收机对低功耗、高集成度和低成本的需求。能够节约芯片面积和功耗的新型直流失调校准方法变得十分重要。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是，提供一种直流失调校准系统及直流失调校准方法，用以满足零中频接收机对低功耗、高集成度和低成本的需求，实现节省芯片面积以及降低成本的目的。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种直流失调校准系统，包括：接收机模块、采样比较模块、数字控制器和数模转换器；所述接收机模块包括射频电路以及与所述射频电路输出端电连接的直流失调电路组；所述直流失调电路组包括n级串联的直流失调电路，所述直流失调电路包括等效差分放大器，所述等效差分放大器包括正输入端、正输出端、负输入端以及负输出端；其中，n为正整数；

所述接收机模块通过第i级直流失调电路的正输出端i和负输出端i分别输出直流共模电压Vopi和Voni；其中，i为正整数，1<=i<=n；

所述采样比较模块，用于根据接收机模块输出的直流共模电压Vopi和Voni得到直流共模电压差△Vopi和△Voni，并基于所述△Vopi和△Voni进行比较判决，得到判决结果；

所述数字控制器，用于根据所述判决结果向所述DAC发送相应的输入控制字，并向所述接收机模块发送相应的增益控制指令；

所述数模转换器，用于接收所述数字控制器传送的输入控制字，并根据接收的输入控制字输出相应模拟电压信号，并将所述相应模拟电压信号输入到所述接收机模块，使所述接收机模块输出的直流共模电压Vopi和Voni逐步接近基准共模电压0.5VDDi，其中，VDDi为第i级直流失调电路的内部工作电压。

具体的，所述采样比较模块包括：

第一电容，其一端连接所述接收模块第i级直流失调电路的正输出端i，用于采集所述接收模块的直流共模电压Vopi；

第二电容，其一端连接所述接收模块第i级直流失调电路的负输出端i，用于采集所述接收模块的直流共模电压Voni；

第一开关，其一端连接第一电容的另一端，其另一端接地；

第二开关，其一端连接第二电容的另一端，其另一端接地；