终端的数据代码数模转换器校准方法与流程

本发明涉及数据转换，具体涉及一种终端的数据代码数模转换器校准方法。

背景技术：

1、在宽带通信系统中，数据代码数模转换器通常采用电流元分段阵列结构，并通过静态加权补偿计算静态预失真权重，用于抵消半导体工艺偏差造成的电流源失配，在低频转换条件下，这种以静态误差为依据的补偿方式能够维持基本的线性度指标，已经成为当前数字信号预失真的主流方式。

2、随着信号带宽和转换速率提高，输入的数据代码序列会更加频繁地翻转，数模转换器内部开关在切换过程中会使寄生电容反复充放电，从而在模拟输出端产生瞬态毛刺和码间干扰，这类动态非线性误差还会受到前面多个时钟周期代码跳变情况的影响，而传统静态补偿方法无法处理跨多个时钟周期变化的动态误差，数模转换器在处理宽带信号时容易出现无杂散动态范围下降的问题，当数据代码连续发生高频、大幅跳变时，现有方法通常会对历史差分量进行线性加权，得到相应的补偿量，但在信号接近峰值时，补偿量与原数据代码相加后容易超出有效满量程量化区间，如果直接对超限代码进行饱和截断，由截断产生的误差会造成削顶失真，并在频域产生带外杂散谐波；如果预先降低输入代码幅度，为补偿预留数字余量，又会牺牲转换器的有效输入位宽，与此同时，采用单一死区阈值的后台自适应校准环路在受到量化底噪和热噪声影响时，容易在阈值附近反复切换，使参数来回变化，并可能形成极限环振荡，对于高频、大幅跳变的输入代码，自适应更新中的梯度还容易出现过大的非线性变化，从而影响参数收敛的稳定性。

3、因此，如何在不压缩有效量化位宽的条件下消除代码补偿越界造成的削顶失真，并在降低稳态底噪干扰的同时抑制大幅跳变带来的梯度冲击，使参数保持稳定收敛，成为本发明所要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种终端的数据代码数模转换器校准方法，以解决高频工况下瞬态误差补偿越界导致的波形削顶失真以及自适应更新回路受底噪干扰引发权重颤动且大跳变梯度过冲导致收敛不稳定的问题。

2、所采用的技术方案具体如下：包括以下步骤：

3、步骤s1，接收基带输出的初始数据代码序列，并将单拍延迟寄存单元内部锁存的截断溢出残差量初始值置零；

4、步骤s2，提取初始数据代码序列在预设时间窗口内的时序数据片段，计算时序数据片段内相邻采样时刻的码位跃迁差分量；

5、步骤s3，将码位跃迁差分量输入失配权重加权网络，根据各阶失配权重累加计算瞬态误差补偿码字；

6、步骤s4，计算瞬态误差补偿码字与当前时刻初始数据代码的初始代数和，并代数扣除紧邻前一采样时刻暂存于单拍延迟寄存单元内的截断溢出残差量，生成当前采样时刻的待判决校准数据；

7、步骤s5，检测待判决校准数据是否超出数模转换器内核预设的有效满量程量化区间；若未超出有效满量程量化区间，将待判决校准数据确认为校准数据代码，并将单拍延迟寄存单元内的截断溢出残差量置零；若超出有效满量程量化区间，将校准数据代码限幅为对应的临界量化幅值，计算待判决校准数据相对临界量化幅值的代数差值作为新的截断溢出残差量锁存至单拍延迟寄存单元；

8、步骤s6，将校准数据代码输出至数模转换器内核驱动模拟转换。

9、优选的，步骤s2包括步骤s21，计算当前时刻初始数据代码与紧邻前一采样时刻初始数据代码的离散代数差值，生成时序码位跃迁差分序列。

10、优选的，步骤s3包括步骤s31，在预设时间窗口覆盖的历史采样周期内，逐项提取各阶失配权重与对应历史采样时刻码位跃迁差分量的离散乘积，对预设时间窗口内的全部离散乘积实施代数累加求和，输出无量纲数值形态的瞬态误差补偿码字。

11、优选的，步骤s5包括：步骤s51，界定有效满量程量化区间的边界为临界量化上限与临界量化下限；步骤s52，若待判决校准数据大于临界量化上限，将校准数据代码截断输出为临界量化上限，计算待判决校准数据减去临界量化上限的正向差值作为截断溢出残差量；步骤s53，若待判决校准数据小于临界量化下限，将校准数据代码截断输出为临界量化下限，计算待判决校准数据减去临界量化下限的负向差值作为截断溢出残差量。

12、优选的，还包括数字后台自适应参数更新步骤：步骤s7，采集数模转换器内核输出的模拟信号，通过参考模数转换通道量化生成反馈数据代码；步骤s8，计算反馈数据代码与初始数据代码序列中对应时刻代码的差值，生成转换误差量；步骤s9，依据转换误差量与对应采样时刻的码位跃迁差分量，按离散时间步进自适应迭代修正失配权重加权网络中的各阶失配权重。

13、优选的，步骤s9包括：步骤s91，将转换误差量的绝对值输入预设迟滞判决逻辑，迟滞判决逻辑配置有上限收敛阈值与数值小于上限收敛阈值的下限冻结阈值；步骤s92，当转换误差量的绝对值下降至低于下限冻结阈值时，暂停各阶失配权重的迭代更新并锁存当前各阶权重数值；步骤s93，当转换误差量的绝对值回升至高于上限收敛阈值时，恢复各阶失配权重的迭代更新；步骤s94，当转换误差量的绝对值处于下限冻结阈值与上限收敛阈值之间时，保持系统紧邻前一采样时刻确立的更新或冻结状态。

14、优选的，在步骤s93中恢复各阶失配权重的迭代更新时，权重更新步长依据预设时间窗口内的码位跃迁差分能量实施归一化步长缩放调节，各阶失配权重按以下代数规则步进更新：，其中，与分别为更新前和更新后失配权重在历史采样阶数处的权重分量，为历史采样阶数且取值范围为1至预设时间窗口大小，为基础步长因子，为当前时刻转换误差量，与分别为对应历史采样时刻的码位跃迁差分量，为能量归一化因子，为预设时间窗口内的循环累加索引。

15、优选的，基础步长因子处于0.001至0.05之间；能量归一化因子处于0.00001至0.00005之间；上限收敛阈值处于0.50至0.55之间，下限冻结阈值处于0.45至0.49之间；数模转换器内核的有效数字量化位宽为14位，临界量化下限为0，临界量化上限为16383。

16、优选的，步骤s21包括：步骤s211，依据数模转换器内核内部电流元阵列的物理拓扑结构，将初始数据代码序列解构为对应高位温度计解码区间的高有效位序列和对应低位二进制解码区间的低有效位序列；步骤s212，分别计算高有效位序列和低有效位序列在相邻采样时刻的跃迁差分量；步骤s213，向失配权重加权网络输入包含高有效位跃迁差分量与低有效位跃迁差分量的分段向量，并分别配置高位失配权重矩阵与低位失配权重矩阵实施分段加权匹配；其中，预设时间窗口覆盖的历史采样周期数量设定为大于或等于3的自然数；失配权重加权网络中各阶失配权重的初始数值随着历史采样时刻与当前采样时刻的时间间隔增大呈单调指数衰减。

17、优选的，数模转换器内核包括分段式电流单元阵列以及解码驱动阵列；步骤s6包括步骤s61，将校准数据代码输入解码驱动阵列，驱动高位温度计解码开关网络与低位二进制加权开关网络切换，并在时钟信号节拍驱动下产生差分模拟输出电流，使校准数据代码携带的数值偏置在电流单元阵列内部对冲开关切换产生的动态毛刺电荷。

18、本发明的有益效果是：

19、1、在终端的数据代码数模转换器校准中，通过利用预设时间窗口内多个采样时刻的码位跃迁差分量计算瞬态误差补偿码字，使数据代码在进入数模转换器内核前能够针对连续多拍代码跳变造成的动态误差进行补偿，从而减小电流单元寄生电容充放电引起的码间干扰和瞬态毛刺，抑制高频转换过程中动态非线性误差的跨周期累积，改善数模转换器在宽带信号转换时的无杂散动态范围和积分非线性指标。

20、2、通过在待判决校准数据超出有效满量程量化区间时保留截断溢出残差量，并利用单拍延迟寄存单元将该残差量带入下一采样时刻进行补偿，可以将一次采样中的超限残差分散到相邻采样周期处理，避免超限数据被直接硬截断后产生明显的波形突变，减轻高频大幅度信号转换时的削顶失真及由此产生的带外杂散谐波。

21、3、通过采用具有上限收敛阈值和下限冻结阈值的迟滞判决逻辑控制各阶失配权重的更新状态，使转换误差量在两阈值之间波动时不会频繁触发更新与冻结状态切换，降低参考模数转换通道量化底噪和热噪声对后台自适应更新的影响，减少阈值附近的权重反复变化和极限环振荡，使失配权重在稳态条件下更加稳定，并减小由此对输出频谱纯度造成的影响。