本發(fā)明屬于調(diào)制器，涉及sigma-delta?adc的數(shù)據(jù)權(quán)重平均方法，具體涉及一種基于雙電容陣列的數(shù)據(jù)權(quán)重平均方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，被認(rèn)為是電力物聯(lián)網(wǎng)、體域網(wǎng)等的基礎(chǔ)和核心組成部分，一直是重要的研究方向。sigma-delta調(diào)制器是一種重要的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它通過采樣和噪聲整形技術(shù)，對模擬信號進(jìn)行采樣和量化。

2、sigma-delta通常采用一階動態(tài)原件匹配算法來降低電容元件失配造成的非線性輸出問題，這是由于一階動態(tài)元件匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡單，硬件開銷小。然而一階動態(tài)元件匹配隨機(jī)深度小，無法適應(yīng)高精度和低失真adc的要求。

3、為了克服一階動態(tài)元件匹配的局限性，科研人員提出許多改進(jìn)方案，如二階動態(tài)元件匹配方法。但這些方法在提升隨機(jī)深度的同時，往往帶來電路復(fù)雜度的大幅提升。因此，如何使用更簡單的方法提升動態(tài)元件匹配方法的隨機(jī)深度成為了一個亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙電容陣列的數(shù)據(jù)權(quán)重平均方法及相關(guān)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)邏輯簡單，同時能有效提升動態(tài)元件匹配的隨機(jī)深度。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、基于雙電容陣列的數(shù)據(jù)權(quán)重平均方法，包括如下步驟：

4、獲取數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字信號；

5、將輸入數(shù)字信號分裂為兩個分裂數(shù)字信號，所述兩個分裂數(shù)字信號的差值的絕對值不超過1；

6、在兩個獨(dú)立的電容陣列上分別對兩個分裂數(shù)字信號進(jìn)行一階動態(tài)元件匹配，得到兩個匹配完成的電容陣列，完成基于雙電容陣列的數(shù)據(jù)權(quán)重平均。

7、進(jìn)一步地，所述獲取數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字信號，具體為：

8、獲取量化器第n輪輸出的數(shù)字信號d[n]，將數(shù)字信號d[n]作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字信號。

9、進(jìn)一步地，所述將輸入數(shù)字信號分裂為兩個分裂數(shù)字信號，所述兩個分裂數(shù)字信號的差值的絕對值不超過1，具體為：

10、所述輸入數(shù)字信號d[n]為5bit，將輸入數(shù)字信號d[n]分裂成兩個數(shù)字信號s1[n]和s2[n]，且s1[n]和s2[n]滿足|s1[n]-s2[n]|<＝1，分裂方法包括：

11、將輸入數(shù)字信號d[n]表示為{d[n][4],d[n][3],d[n][2],d[n][1],d[n][0]}，其中d[n][x]表示d[n]的第x位的bit值，x∈{0,1,2,3,4}；

12、將d[n]分裂為兩個相等的5bit數(shù)字信號m1[n]和m2[n]，表示為{0,d[n][3],d[n][2],d[n][1],d[n][0]}；

13、對d[n]的4個高位bit值{d[n][4],d[n][3],d[n][2],d[n][1]}進(jìn)行多數(shù)表決，輸出表決值v[n]；

14、利用表決值v[n]和輸入數(shù)字信號d[n]的最低bit位，以及m1[n]和m2[n]，生成最終的分裂數(shù)字信號s1[n]和s2[n]。

15、進(jìn)一步地，所述輸出表決值v[n]具體為：

16、若d[n]的4個高位bit值中1的個數(shù)超過2個，則表決值v[n]＝0；

17、若d[n]的4個高位bit值中1的個數(shù)小于2個，則表決值v[n]＝1；

18、若d[n]的4個高位bit值中1的個數(shù)等于2個，則以相等的概率輸出表決值v[n]＝1或表決值v[n]＝1。

19、進(jìn)一步地，所述利用表決值v[n]和輸入數(shù)字信號d[n]的最低bit位，以及m1[n]和m2[n]，生成最終的分裂數(shù)字信號s1[n]和s2[n]，具體為：

20、若v[n]＝0，則s1[n]＝m1[n]+d[n][0]，s2[n]＝m2[n]+0；

21、若v[n]＝1，則s1[n]＝m1[n]+0，s2[n]＝m2[n]+d[n][0]。

22、進(jìn)一步地，所述分別對兩個分裂數(shù)字信號進(jìn)行一階動態(tài)元件匹配，具體為：

23、將s1[n]和s2[n]轉(zhuǎn)換為溫度計碼t1[n]和t2[n]；

24、基于溫度計碼t1[n]和t2[n]，以及指針位置p1[n]和p2[n]，對溫度計碼進(jìn)行循環(huán)移位，獲得最終的輸出t{shift,1}[n]和t{shift,2}[n]，完成一階動態(tài)元件匹配。

25、進(jìn)一步地，所述指針位置的計算方法為：

26、p1[n]＝s2[n]+p1[n-1]+16*o{overflow,1}[n]；

27、p2[n]＝s1[n]+p2[n-1]+16*o{overflow,2[n]；

28、其中，o{overflow,1}[n]和o{overflow,2}[n]均為溢出項(xiàng)，當(dāng)s2[n]+p1[n-1]>＝16時，o{overflow,1}[n]＝-1，否則，o{overflow,1}[n]＝0；當(dāng)s1[n]+p2[n-1]>＝16時，o{overflow,2}[n]＝-1，否則o{overflow,2}[n]＝0。

29、基于雙電容陣列的數(shù)據(jù)權(quán)重平均系統(tǒng)，包括：

30、信號獲取模塊：用于獲取數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字信號；

31、信號分裂模塊：用于將輸入數(shù)字信號分裂為兩個分裂數(shù)字信號，所述兩個分裂數(shù)字信號的差值的絕對值不超過1；

32、一階動態(tài)元件匹配模塊：用于在兩個獨(dú)立的電容陣列上分別對兩個分裂數(shù)字信號進(jìn)行一階動態(tài)元件匹配，得到兩個匹配完成的電容陣列，完成基于雙電容陣列的數(shù)據(jù)權(quán)重平均。

33、進(jìn)一步地，所述獲取數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字信號，具體為：

34、獲取量化器第n輪輸出的數(shù)字信號d[n]，將數(shù)字信號d[n]作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字信號。

35、進(jìn)一步地，所述將輸入數(shù)字信號分裂為兩個分裂數(shù)字信號，所述兩個分裂數(shù)字信號的差值的絕對值不超過1，具體為：

36、所述輸入數(shù)字信號d[n]為5bit，將輸入數(shù)字信號d[n]分裂成兩個數(shù)字信號s1[n]和s2[n]，且s1[n]和s2[n]滿足|s1[n]-s2[n]|<＝1，分裂方法包括：

37、將輸入數(shù)字信號d[n]表示為{d[n][4],d[n][3],d[n][2],d[n][1],d[n][0]}，其中d[n][x]表示d[n]的第x位的bit值，x∈{0,1,2,3,4}；

38、將d[n]分裂為兩個相等的5bit數(shù)字信號m1[n]和m2[n]，表示為{0,d[n][3],d[n][2],d[n][1],d[n][0]}；

39、對d[n]的4個高位bit值{d[n][4],d[n][3],d[n][2],d[n][1]}進(jìn)行多數(shù)表決，輸出表決值v[n]；

40、利用表決值v[n]和輸入數(shù)字信號d[n]的最低bit位，以及m1[n]和m2[n]，生成最終的分裂數(shù)字信號s1[n]和s2[n]。

41、進(jìn)一步地，所述輸出表決值v[n]具體為：

42、若d[n]的4個高位bit值中1的個數(shù)超過2個，則表決值v[n]＝0；

43、若d[n]的4個高位bit值中1的個數(shù)小于2個，則表決值v[n]＝1；

44、若d[n]的4個高位bit值中1的個數(shù)等于2個，則以相等的概率輸出表決值v[n]＝1或表決值v[n]＝1。

45、進(jìn)一步地，所述利用表決值v[n]和輸入數(shù)字信號d[n]的最低bit位，以及m1[n]和m2[n]，生成最終的分裂數(shù)字信號s1[n]和s2[n]，具體為：

46、若v[n]＝0，則s1[n]＝m1[n]+d[n][0]，s2[n]＝m2[n]+0；

47、若v[n]＝1，則s1[n]＝m1[n]+0，s2[n]＝m2[n]+d[n][0]。

48、進(jìn)一步地，所述分別對兩個分裂數(shù)字信號進(jìn)行一階動態(tài)元件匹配，具體為：

49、將s1[n]和s2[n]轉(zhuǎn)換為溫度計碼t1[n]和t2[n]；

50、基于溫度計碼t1[n]和t2[n]，以及指針位置p1[n]和p2[n]，對溫度計碼進(jìn)行循環(huán)移位，獲得最終的輸出t{shift,1}[n]和t{shift,2}[n]，完成一階動態(tài)元件匹配。

51、進(jìn)一步地，所述指針位置的計算方法為：

52、p1[n]＝s2[n]+p1[n-1]+16*o{overflow,1}[n]；

53、p2[n]＝s1[n]+p2[n-1]+16*o{overflow,2[n]；

54、其中，o{overflow,1}[n]和o{overflow,2}[n]均為溢出項(xiàng)，當(dāng)s2[n]+p1[n-1]>＝16時，o{overflow,1}[n]＝-1，否則，o{overflow,1}[n]＝0；當(dāng)s1[n]+p2[n-1]>＝16時，o{overflow,2}[n]＝-1，否則o{overflow,2}[n]＝0。

55、一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)所述基于雙電容陣列的數(shù)據(jù)權(quán)重平均方法的步驟。

56、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)所述基于雙電容陣列的數(shù)據(jù)權(quán)重平均方法的步驟。

57、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

58、本發(fā)明通過對sigma-delta?adc的輸入數(shù)字信號進(jìn)行分裂，得到兩個較小的分裂數(shù)字信號，兩個分裂數(shù)字信號的差值的絕對值不超過1。接著，對兩個較小的分裂數(shù)字信號分別進(jìn)行一階動態(tài)元件匹配，且兩個數(shù)字信號分別在進(jìn)行一階動態(tài)元件匹配時，指針的位置基于另一個數(shù)字信號進(jìn)行計算，該方法實(shí)現(xiàn)簡單，且能有效提升動態(tài)元件匹配的隨機(jī)深度，提升sigma-deltaadc的轉(zhuǎn)換性能。

59、進(jìn)一步地，本發(fā)明通過設(shè)計分裂的實(shí)現(xiàn)方法以實(shí)現(xiàn)邏輯簡單。