[发明专利]一种采用电流DAC消除可变增益放大电路直流失调的方法

摘要

本发明公开了一种采用电流DAC消除可变增益放大器电路直流失调的方法，将可变增益放大器的差分输入端短接，可变增益放大电路的输出信号即为直流失调电压，使用模数转换器对直流失调电压进行采样检测和模数转换，得到直流失调电压的数字值，采用改进的逐位比较算法对直流失调电压的数字值进行处理，得到控制电流DAC的控制字，最后通过电流DAC对对应可变增益放大器的输入端进行反馈校准，以消除直流失调电压。本发明改进了传统的数字辅助直流失调消除技术中的逐位校准的方式，并采用模数转换器直接检测直流失调电压，提高了校准的速度。

主权项

一种采用电流DAC消除可变增益放大电路直流失调的方法，其特征在于：该可变增益放大电路共有三个放大级，即由三个可变增益放大器串联构成可变增益放大电路，每个可变增益放大器均连接一个直流失调调节用的电流DAC，可变增益放大电路的输出端接入模数转换器的输入端，模数转换器的输出端接入直流失调消除模块进行数字处理，得到的数字控制字分别连接控制各个电流DAC；工作过程为：将可变增益放大电路的差分输入端短接，可变增益放大电路的输出信号即为直流失调电压，使用模数转换器对直流失调电压进行采样检测和模数转换，得到直流失调电压的数字值，采用改进的逐位比较算法对直流失调电压的数字值进行处理，得到控制电流DAC的控制字，最后通过电流DAC对对应可变增益放大器的输入端进行反馈校准，以消除直流失调电压；在直流失调电压消除后，将可变增益放大电路的差分输入端断开，即可进行交流信号的放大，也即可变增益放大电路进入正常的放大模式；所述电流DAC共有(N+1)个电流支路，其中第二个电流支路到第(N+1)个电流支路的电流按二进制加权增加，分别为I0、2×I0、…、2n×I0、…、2(N‑1)×I0，第一个电流支路的电流为I0；电流DAC的电流输出端口有两个，分别连接到对应可变增益放大器的差分输入端的两个端口，记电流DAC的两个电流输出端口输出的电流信号分别为Ioutn和Ioutp；第二个电流支路到第(N+1)个电流支路上均设置有一个开关，每个开关均由两个并联的NMOS管构成，对于第(n+1)个电流支路，两个NMOS管的控制信号分别为B[n‑1]和经过反相器后的采用控制信号的所有电流支路和第一个电流支路相连后输出Ioutn，采用控制信号B[n‑1]的所有电流支路相连后输出Ioutp，即：Ioutn=2NI0-(I0+B[0]‾I0+2B[1]‾I0+...+2(N-1)B[N-1]‾I0)]]>Ioutp＝2NI0‑(B[0]I0+2B[1]I0+…+2(N‑1)B[N‑1]I0)其中，B[N‑1:0]记为电流DAC的控制字；电流DAC流入可变增益放大器的校准电流为Ioutn‑Ioutp，校准电流的变化范围为(‑2NI0,2NI0‑2I0)，变化的精度为2I0；所述改进的逐位比较算法为：根据模数转换器的当前检测的直流失调电压值和上一状态的直流失调电压值来逐位调整电流DAC的控制字：当当前检测的直流失调电压不在模数转换器的检测范围内时，从电流DAC的高位到低位逐位比较调整，首先调整第一级的可变增益放大器，调整完成后调整第二级的可变增益放大器，调整完成后调整第三级的可变增益放大器；当当前检测的直流失调电压在模数转换器的检测范围内时，通过当前检测的直流失调电压值和当前可变增益放大电路的增益值进行换算，直接调节电流DAC的控制字，实现直流失调电压的快速调整；其中，上一状态的直流失调电压值即电流DAC控制字改变的前一状态的直流失调电压值；从电流DAC的高位到低位逐位比较调整的基本过程是：电流DAC的初始控制字为B[N‑1:0]＝<100…0>，即最高位为1，其余的(N‑1)位均为低位，此时各级可变增益放大器的校准电流为0；根据当前检测的直流失调电压值和上一状态的直流失调电压值：若当前的直流失调电压值和上一状态的直流失调电压值均在模数转换器的检测范围内，直流失调电压消除校准停止，电流DAC的控制字保持不变，此时可变增益放大电路可以进入正常的放大模式；若当前的直流失调电压值低于模数转换器的检测范围，上一状态的直流失调电压值高于模数转换器的检测范围，电流DAC的当前控制位变为高；若当前的直流失调电压值高于模数转换器的检测范围，上一状态的直流失调电压值低于模数转换器的检测范围，电流DAC的当前控制位变为低；若当前的直流失调电压值低于模数转换器的检测范围，上一状态的直流失调电压值低于模数转换器的检测范围，电流DAC的当前控制位变为高，上一控制位变为高；若当前的直流失调电压值高于模数转换器的检测范围，上一状态的直流失调电压值高于模数转换器的检测范围，电流DAC的当前控制位变为低，上一控制位变为低；通过上述方式比较当前状态和上一状态，采用逐步改变一位或改变两位控制位的方式，能够有效解决直流失调电压校准过程中发生的错位和冗余问题，使得直流失调电压得到准确的校准。