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Adc自適應(yīng)濾波數(shù)字校準方法

文檔序號:8447223閱讀:1170來源:國知局
Adc自適應(yīng)濾波數(shù)字校準方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域,特別是設(shè)及一種ADC自適應(yīng)濾波數(shù)字 校準方法。
【背景技術(shù)】
[000引 ADC主要的誤差來源包括比較器偏移(Offset),電容失配(Mismatch),增益誤差 (Gainerror)等,其中制造帶來的DAC電容失配,是不可能避免的,由其引起的ADC輸出特 性曲線非線性變化,對ADC的性能影響最大。傳統(tǒng)的模擬改善方式有采用大電容單元,但帶 來面積,功耗的開銷?;蚴遣捎眯‰娙蓐嚵衼泶娲箅娙蓐嚵?,來改善ADC的線性特性,但 該種方式會增加控制難度,降低ADC速度。采用自適應(yīng)濾波算法的數(shù)字校準方式,正在成為 校準電容失配的主流技術(shù)?,F(xiàn)有自適應(yīng)濾波算法實現(xiàn)線性校準,數(shù)字電路需要大規(guī)模的運 算單元,實現(xiàn)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種ADC自適應(yīng)濾波數(shù)字校準方法,能降低硬 件電路開銷并提高ADC的精度和使用范圍。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供的ADC自適應(yīng)濾波數(shù)字校準方法包括步驟:
[0005] 步驟一、對ADC自適應(yīng)濾波數(shù)字校準方法中的數(shù)據(jù)格式進行如下約束設(shè)定;輸入 到ADC的原始數(shù)據(jù)都采用二進制數(shù),原始數(shù)據(jù)的各位權(quán)重值、線性校準后的各位最優(yōu)權(quán)重 值、擾動信號值、線性校準誤差值、ADC輸出特性曲線增益系數(shù)、增益誤差值、最優(yōu)權(quán)重和、臨 時增益修正后的值和輸出結(jié)果都采用帶符號的補碼定點數(shù)并設(shè)置初始化值。
[0006] 步驟二、進行線性校準運算,所述線性校準運算包括線性校準誤差值計算,權(quán)重值 和擾動信號值更新。
[0007] 所述線性校準誤差值計算包括獲取加擾動信號的原始數(shù)據(jù)和減擾動信號的原始 數(shù)據(jù),對所述原始數(shù)據(jù)的各位權(quán)重值進行拼接操作,采用定點數(shù)加法和定點數(shù)乘法對所述 加擾動信號的原始數(shù)據(jù)、所述減擾動信號的原始數(shù)據(jù)、所述擾動信號值和拼接操作后的所 述原始數(shù)據(jù)的各位權(quán)重值進行運算得到所述線性校準誤差值。
[000引所述權(quán)重值和擾動信號值更新中首先對所述線性校準誤差值進行拼接操作,采用 定點數(shù)加法和定點數(shù)乘法對所述加擾動信號的原始數(shù)據(jù)、所述減擾動信號的原始數(shù)據(jù)、所 述原始數(shù)據(jù)的各位權(quán)重值和拼接操作后的所述線性校準誤差值進行運算得到更新后的所 述原始數(shù)據(jù)的各位權(quán)重值;采用定點數(shù)加法對所述擾動信號值和拼接操作后的所述線性校 準誤差值進行運算得到更新后的所述擾動信號值。
[0009] 將更新后的所述原始數(shù)據(jù)的各位權(quán)重值和所述擾動信號值代入所述線性校準誤 差值計算中并進行多次重復(fù)迭代得到線性校準后的各位最優(yōu)權(quán)重值。
[0010] 步驟S、進行增益校準運算,包括:進行所述最優(yōu)權(quán)重和計算,進行ADC輸出特性 曲線增益系數(shù)計算,進行最后結(jié)果運算。
[0011] 所述ADC輸出特性曲線增益系數(shù)計算中采用定點數(shù)乘法對所述ADC輸出特性曲線 增益系數(shù)和所述最優(yōu)權(quán)重和進行運算得到所述臨時增益修正后的值;采用定點數(shù)加法和定 點數(shù)乘法對所述臨時增益修正后的值進行運算得到增益誤差值;對所述增益誤差值進行拼 接操作,采用定點數(shù)加法對所述ADC輸出特性曲線增益系數(shù)和拼接操作后的所述增益誤差 值進行運算得到更新后的所述ADC輸出特性曲線增益系數(shù);將更新后的所述ADC輸出特性 曲線增益系數(shù)代入所述臨時增益修正后的值的運算中實現(xiàn)多次重復(fù)迭代。
[0012] 進一步的改進是,步驟二中所述線性校準誤差值計算包括如下分步驟:
[0013] 步驟21、設(shè)定重復(fù)迭代次數(shù)W及重復(fù)迭代次數(shù)的最大值,重復(fù)迭代次數(shù)用S表示, S小于設(shè)定的S最大值時進行后續(xù)步驟22。
[0014] 步驟22、獲取加擾動信號的原始數(shù)據(jù)和減擾動信號的原始數(shù)據(jù),所述加擾動信號 的原始數(shù)據(jù)用raw化1表示,所述減擾動信號的原始數(shù)據(jù)用rawdt2表示,原始數(shù)據(jù)都為N位 二進制數(shù);帶符號的補碼定點數(shù)都包括1位符號位,m位整數(shù)位,n位小數(shù)位;對所述原始數(shù) 據(jù)的各位權(quán)重值的拼接操作,移除整數(shù)最高位,最低位用"0"補上將所有的權(quán)重值放大一 倍,算法公式如下:
[0015]Wi=(Wi虹+n],Wi虹+n-2;0],1'bO};
[0016] 其中,Wi表示所述原始數(shù)據(jù)的第i位對應(yīng)的權(quán)重值,Wi虹+n]表示的Wi的最高位, Wi虹+n-2:0]表示取Wi的第m+n-2位到最低位的值。
[0017] 步驟23、獲得放大后的權(quán)重值之后代入如下公式計算線性校準誤差值: error = XHojrawdtlWX巧抓加2。1X[Wi[m +打]XWi-1+ Wi[m + n] x(Wi+1) ] + rawdtl[i] X
[001引 巧抓加2山XWi} + diff[m + n]Xdiff -1+ diff[m + n]X腳ff +1);
[0019] 其中,error表示所述線性校準誤差值,diff表示所述擾動信號值,raw化1 [i]表 示raw化1的第i位值,raw化2[i]表示raw化2的第i位值,diff虹+n]表示的diff的最高 位,數(shù)據(jù)上方添加一橫杠線表示數(shù)據(jù)各位取反操作。
[0020] 進一步的改進是,步驟二中所述權(quán)重值和擾動信號值更新包括如下分步驟:
[0021] 步驟24、對所述線性校準誤差值進行拼接操作,使所述線性校準誤差值縮小 2XU,U為縮小因子,由具體設(shè)計具體確定,移除的高位由符號位填補,拼接操作公式為:
[0022] error= {{(u+1){error[m+n]}},error[m+n-u-1 ;0]};
[0023] 其中,error虹+n]表示的error的最高位,error虹+n-u-l;0]表示取error的第 m+n-u-1位到最低位的值。
[0024] 步驟25、拼接操作后的所述線性校準誤差值,采用如下公式進行Wi和diff更新:
[0025] Wi(s +1) = Wi(s) + {rawdt2山Xrawdtl山X[error[m + n]Xerror -1+ error[m + n] x (error +1)] + rawdtliXrawdtZiXerror i=l,
[0026] diff(s+l) =diff(s)+error;
[0027] Wi(s)表示第s次更新前的Wi,Wi(s+l)表示第s次更新后的Wi,diff(s)表示第 s次更新前的diff,diff(s+1)表示第s次更新后的diff。
[002引第s次更新后,如果s小于設(shè)定的s最大值,則返回到步驟21進行下一次重復(fù)迭 代;如果S等于設(shè)定的S最大值,WWi(S+1)為所述原始數(shù)據(jù)的第i位對應(yīng)的最優(yōu)權(quán)重值, 所述線性校準運算結(jié)束。
[0029] 進一步的改進是,步驟=中所述最優(yōu)權(quán)重和為線性校準后的各位最優(yōu)權(quán)重值的 和,采用如下公式計算;sum_wt=埋。Wopti;
[0030] 其中,sum_wt表示所述最優(yōu)權(quán)重和;Wopti表示為所述原始數(shù)據(jù)的第i位對應(yīng)的最 優(yōu)權(quán)重值,原始數(shù)據(jù)都為N位二進制數(shù);帶符號的補碼定點數(shù)都包括1位符號位,m位整數(shù) 位,n位小數(shù)位。
[0031] 進一步的改進是,步驟S中進行ADC輸出特性曲線增益系數(shù)計算包括如下分步 驟:
[003引步驟31、采用如下公式計算所述臨時增益修正后的值:
[0033] sum_temp = slope X sum_wt;
[0034] 其中,sum_temp表示所述臨時增益修正后的值,slope表示所述ADC輸出特性曲線 增益系數(shù),sum_wt表示所述最優(yōu)權(quán)重和。
[0035] 步驟32、采用如下公式計算所述增益誤差值: slope_err(x +1) = (2^ -1) + [slope_err(x)[m + n] x slope_err(x) -1+ slope_err(x)[m + n] X
[0036] slope_err(x)+l;
[0037] 其中,2^-1表示N位全"1"W2為基的二進制數(shù)加權(quán)求和的值,slope_err表示 所述增益誤差值,X表示所述增益誤差值的重復(fù)迭代次數(shù),slope_err(x)表示第X次更新 前slope_err,slope_err(x+l)表示第X次更新后的增益誤差值;原始數(shù)據(jù)都為N位二進 制數(shù);帶符號的補碼定點數(shù)都包括1位符號位,m位整數(shù)位,n位小數(shù)位;如果計算所得的 slope_err小于預(yù)期值則得到所述ADC輸出特性曲線增益系數(shù)的最終值并進入步驟34,否 則進入步驟33。
[003引步驟33、采用如下公式進行所述ADC輸出特性曲線增益系數(shù)更新:
[0039] slope(x+1) =slope(x)X{{(n+1){slope_err[m+n]}},slope_err[m+n-13 ;0]};
[0040] 其中,slope表示所述ADC輸出特性曲線增益系數(shù),slope(x+1)表示第X次更新 后的slope,slope(x)表示第X次更新前的slope;slope_err虹+n-13 ;0]表示取slope_ err的第m+n-13位到最低位的值;slope_err虹+n]表示的slope_err的最高位;將更新后 的slope代入步驟31中實現(xiàn)多次重復(fù)迭代。
[0041] 步驟34、采用如下公式調(diào)整最優(yōu)權(quán)重值:
[0042]Wopti=slopeXWopti;
[0043] 其中,Wopti表示為所述原始數(shù)據(jù)的第i位對應(yīng)的最優(yōu)權(quán)重值。
[0044] 進一步的改進是,步驟=中進行最后結(jié)果運算包括兩種情形:
[0045] 當所述原始數(shù)據(jù)帶擾動信號時,最后結(jié)果運算公式如下:
[0046] 化S山t = 2[i0(rawdtl山+ rawdt2山)X Wopti 2;
[0047] 其中,result為最后結(jié)果,所述原始數(shù)據(jù)包括加擾動信號的原始數(shù)據(jù)和減擾動信 號的原始數(shù)據(jù),rawdtl表示所述加擾動信號的原始數(shù)據(jù),rawdt2表示所述減擾動信號的原 始數(shù)據(jù),原始數(shù)據(jù)都為N位二進制數(shù),Wopti表示為所述原始數(shù)據(jù)的第i位對應(yīng)的最優(yōu)權(quán)重 值;
[0048] 當所述原始數(shù)據(jù)不帶擾動信號時,所述原始數(shù)據(jù)之間加權(quán)求和。
[0049] 本發(fā)明具有如下有益效果:
[0050] 1、本發(fā)明通過設(shè)定好數(shù)據(jù)格式,算法中采用移位運算,拼接運算,定點數(shù)加法運 算,定點數(shù)乘法運算來代替浮點乘法,使算法方便硬件電路的設(shè)計實現(xiàn),從而降低硬件電路 開銷。
[0化1] 2、本發(fā)明的增益校準算法能快速完成ADC輸出特性曲線的斜率調(diào)整,實現(xiàn)2為基 的二進制結(jié)果輸出,能極大的提高ADC的精度和使用范圍。
【附圖說明】
[0化2] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0化3]圖1是本發(fā)明實施例方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0化4] 如圖1所示,是本發(fā)明實施例方法的流程圖;本發(fā)明實施例ADC自適應(yīng)濾波數(shù)字校 準方法包括步驟:
[0化5]步驟一、對ADC自適應(yīng)濾波數(shù)字校準方法中的數(shù)據(jù)格式進行如下約束設(shè)定;輸入 到ADC的原始數(shù)據(jù)都采用二進制數(shù),原始數(shù)據(jù)的各位權(quán)重值、線性校準后的各位最優(yōu)權(quán)重 值、擾動信號值、線性校
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