[发明专利]用于R-2R数字模拟转换器的数字校准方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于R‑2R数字模拟转换器的数字校准方法及装置，其中方法包括：分别将每个单位转换单元连接在检测电路之间，以获取每个单位转换单元对应的检测输出信号；分别基于检测输出信号获取单位转换单元中实际电阻阻值，并形成电阻阻值集合；基于理想数字输入信号和理想电阻阻值集合获取目标输出电压，并通过最小均方误差算法获取目标输出电压与实际输出电压之间误差最小时，对应各个单位转换单元的实际数字输入信号；进而就可以获取校准后的实际输出电压，并且与理想输出电压误差最小。本发明大大降低了对模拟器件匹配的精度要求，为先进工艺下低成本数字模拟转换器设计提供可能，且采用相对便宜的器件即可实现R‑2R数字模拟转换器的数字校准。

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种用于R-2R数字模拟转换器的数字校准方法及装置。

背景技术

数字模拟转换器是将在幅度上和时间上离散的数字信号转换为在时间和幅度上都连续的模拟信号。随着世界信息化的发展，这一功能模块已经成为许多电子系统中，必不可少的组成部分。

数字模拟转换器的精度是评价转换器性能的重要指标。它会决定在转换过程中会产生多少失真、噪声等。电阻阶梯形数字模拟转换电路(ResistorLadderDAC)是目前最简单的数字模拟转换电路之一，其结构简单，功耗和噪声低，是数字模拟转换电路的主要结构。

随着集成电路的发展，越来越多的数字模拟转换器被集成在系统芯片上(SOC)，因此也就要求数字模拟转换电路需要更加精简的设计思路来降低成本；同时还需要尽可能的减少因制造工艺所造成的器件偏差和不匹配问题。在数字模拟转换器的制造工艺中，为提高电阻阶梯数字模拟转换电路的精度，现有技术通常会采用昂贵的激光校准设备对校准片上的器件进行校准，或在电路中设计冗余的器件来实现误差校准。因此为了降低成本及工艺精度要求，现有的系统芯片通常不会采用电阻阶梯数字模拟转换电路来进行芯片设计，系统芯片通常会采用对工艺不敏感的其他类型的转换电路来进行芯片的设计，例如增量积累转换器(Sigma-deltaDAC)等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有电阻阶梯数字模拟转换电路的制造工艺对精度要求较高，若将其应用于系统芯片中，会造成比较高的成本以及需要较高的工艺要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于R-2R数字模拟转换器的数字校准方法，其特征在于，所述R-2R数字模拟转换器包括多个依次连接的单位转换单元，所述方法包括：

分别将每个单位转换单元连接在检测电路之间，以获取每个单位转换单元对应的检测输出信号；

分别基于所述检测输出信号获取对应所述单位转换单元中实际电阻阻值，并将所有所述单位转换单元的实际电阻阻值集合形成实际电阻阻值集合；

基于所述R-2R数字模拟转换器的理想数字输入信号集合和理想电阻阻值集合获取目标输出电压，并通过最小均方误差算法获取目标输出电压与实际输出电压之间误差最小时，对应各个所述单位转换单元的实际数字输入信号；

基于各个所述单位转换单元的实际数字输入信号以及所述实际电阻阻值集合获取校准后的实际输出电压；

其中，所述理想数字输入信号集合为所述R-2R数字模拟转换器中所有所述单位转换单元的理想数字输入信号形成的集合。

优选地，所述检测电路包括参考源、电压测量器和数字信号输出单元，所述R-2R数字模拟转换器还包括放大器，所述单位转换单元连接在检测电路之间包括：所述参考源与所述单位转换单元电压输入端连接，所述单位转换单元输出端与所述放大器输入端连接，所述电压测量器连接于所述放大器输出端，所述单位转换单元的数字信号输入端与所述数字信号输出单元连接。

优选地，将每个单位转换单元连接在检测电路之间通过开关阵列实现。