无采保流水线模数转换器的校准方法和装置与流程

技术特征：
1.一种无采保流水线模数转换器的校准方法，所述无采保流水线模数转换器包括顺序连接的n级电路和数字逻辑单元，其中第一级电路用于实时对输入信号采样得到采样点，其特征在于，所述校准方法包括：对当前采样点的除第一级数字码以外的每一级数字码进行加权计算，得到所述当前采样点的余差；其中，所述当前采样点由所述第一级电路对输入信号采样得到；所述当前采样点的每一级数字码，由所述无采保流水线模数转换器包含的对应级的电路输出；获得所述当前采样点对应的递增区间均值和递减区间均值；其中，所述递增区间均值由已获得的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的余差计算得到；所述递减区间均值由已获得的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递减区间的采样点的余差计算得到；对所述递增区间均值和所述递减区间均值进行运算，得到均值偏差；判断所述均值偏差是否在预设的偏差范围内；若所述均值偏差不在所述偏差范围内，根据所述均值偏差调整所述无采保流水线模数转换器的采样延时；将所述第一级电路采样得到的后一个采样点作为当前采样点，返回执行所述对当前采样点的除第一级数字码以外的每一级数字码进行加权计算，得到所述当前采样点的余差步骤，直至所述均值偏差在所述偏差范围内为止，以完成对所述无采保流水线模数转换器的校准。2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述获得所述当前采样点对应的递增区间均值和递减区间均值，包括：若所述当前采样点属于所述输入信号的递增区间，利用所述当前采样点的余差，以及在所述当前采样点之前采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的余差，计算得到递增区间均值，并利用采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递减区间的采样点的余差计算得到递减区间均值；若所述当前采样点属于所述输入信号的递减区间，利用所述当前采样点的余差，以及在所述当前采样点之前采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递减区间的采样点的余差，计算得到递减区间均值，并利用采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的余差计算得到递增区间均值。3.根据权利要求2所述的校准方法，其特征在于，所述利用所述当前采样点的余差，以及在所述当前采样点之前采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的余差，计算得到递增区间均值，包括：将递增区间均值和余差累计值均设置为0；读取待计算采样点的余差；其中，所述待计算采样点指代采样得到的第一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点；将所述待计算采样点的余差和当前的所述递增区间均值之差，与当前的所述余差累计值相加，得到更新后的余差累计值；用所述更新后的余差累计值除以数量n，得到更新后的递增区间均值；其中，所述数量n
为已获得的和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的总数；若当前的待计算采样点不是已采样得到的最后一个符合和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间条件的采样点，将当前的待计算采样点的后一个符合和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间条件的采样点作为待计算采样点，返回执行所述读取待计算采样点的余差步骤；若当前的待计算采样点是已采样得到的最后一个符合和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间条件的采样点，输出所述更新后的递增区间均值。4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述均值偏差，包括所述递增区间均值减去所述递减区间均值得到的第一均值偏差，和所述递减区间均值减去所述递增区间均值得到的第二均值偏差；其中，所述判断所述均值偏差是否在预设的偏差范围内，包括：判断所述第一均值偏差是否大于预设的偏差阈值；若所述第一均值偏差大于所述偏差阈值，判断出所述均值偏差不在预设的偏差范围内；若所述第一均值偏差不大于所述偏差阈值，判断所述第二均值偏差是否大于所述偏差阈值；若所述第二均值偏差大于所述偏差阈值，判断出所述均值偏差不在所述偏差范围内；若所述第二均值偏差不大于所述偏差阈值，判断出所述均值偏差在所述偏差范围内。5.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述均值偏差调整所述无采保流水线模数转换器的采样延时，包括：若斜率判断标识的数值为0，且所述第一均值偏差大于所述偏差阈值，上调所述无采保流水线模数转换器的采样延时；其中，所述斜率判断标识为一位二进制数；若所述斜率判断标识的数值为0，且所述第二均值偏差大于所述偏差阈值，下调所述无采保流水线模数转换器的采样延时；若所述斜率判断标识的数值为1，且所述第一均值偏差大于所述偏差阈值，下调所述无采保流水线模数转换器的采样延时；若所述斜率判断标识的数值为1，且所述第二均值偏差大于所述偏差阈值，上调所述无采保流水线模数转换器的采样延时；其中，所述返回执行所述对当前采样点的除第一级数字码以外的每一级数字码进行加权计算，得到所述当前采样点的余差步骤之前，还包括：判断调整后的所述采样延时是否达到预设的延时上限或延时下限，并判断所述均值偏差是否大于初始偏差；其中，所述初始偏差包括，所述无采保流水线模数转换器的采样延时为初始延时时的均值偏差；所述初始延时为所述延时上限和所述延时下限的均值；若所述调整后的采样延时达到所述延时上限或延时下限，且所述均值偏差大于所述初始偏差，变更所述斜率判断标识的数值；返回执行所述对当前采样点的除第一级数字码以外的每一级数字码进行加权计算，得到所述当前采样点的余差步骤。
6.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括：当检测到第一级电路的任意一个比较器所对应的余差极大值和余差极小值时，将所述余差极大值和所述余差极小值相加，得到所述比较器对应的极值总和；判断所述比较器对应的极值总和与0之间的偏差是否大于预设的最小步长；若所述比较器对应的极值总和与0之间的偏差大于所述最小步长，调整所述比较器的负载晶体管的负载。7.一种无采保流水线模数转换器的校准装置，所述无采保流水线模数转换器包括顺序连接的n级电路和数字逻辑单元，其中第一级电路用于实时对输入信号采样得到采样点，其特征在于，所述校准装置包括：计算单元，用于对当前采样点的除第一级数字码以外的每一级数字码进行加权计算，得到所述当前采样点的余差；其中，所述当前采样点由所述第一级电路对输入信号采样得到；所述当前采样点的每一级数字码，由所述无采保流水线模数转换器包含的对应级的电路输出；获得单元，用于获得所述当前采样点对应的递增区间均值和递减区间均值；其中，所述递增区间均值由已获得的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的余差计算得到；所述递减区间均值由已获得的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递减区间的采样点的余差计算得到；运算单元，用于对所述递增区间均值和所述递减区间均值进行运算，得到均值偏差；判断单元，用于判断所述均值偏差是否在预设的偏差范围内；调整单元，用于若所述均值偏差不在所述偏差范围内，根据所述均值偏差调整所述无采保流水线模数转换器的采样延时；所述计算单元，用于将所述第一级电路采样得到的后一个采样点作为当前采样点，返回执行所述对当前采样点的除第一级数字码以外的每一级数字码进行加权计算，得到所述当前采样点的余差步骤，直至所述均值偏差在所述偏差范围内为止，以完成对所述无采保流水线模数转换器的校准。8.根据权利要求7所述的校准装置，其特征在于，所述获得单元获得所述当前采样点对应的递增区间均值和递减区间均值时，具体用于：若所述当前采样点属于所述输入信号的递增区间，利用所述当前采样点的余差，以及在所述当前采样点之前采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的余差，计算得到递增区间均值，并利用采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递减区间的采样点的余差计算得到递减区间均值；若所述当前采样点属于所述输入信号的递减区间，利用所述当前采样点的余差，以及在所述当前采样点之前采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递减区间的采样点的余差，计算得到递减区间均值，并利用采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的余差计算得到递增区间均值。9.根据权利要求8所述的校准装置，其特征在于，所述获得单元利用所述当前采样点的
余差，以及在所述当前采样点之前采样得到的每一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的余差，计算得到递增区间均值时，具体用于：将递增区间均值和余差累计值均设置为0；读取待计算采样点的余差；其中，所述待计算采样点指代采样得到的第一个和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点；将所述待计算采样点的余差和当前的所述递增区间均值之差，与当前的所述余差累计值相加，得到更新后的余差累计值；用所述更新后的余差累计值除以数量n，得到更新后的递增区间均值；其中，所述数量n为已获得的和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间的采样点的总数；若当前的待计算采样点不是已采样得到的最后一个符合和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间条件的采样点，将当前的待计算采样点的后一个符合和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间条件的采样点作为待计算采样点，返回执行所述读取待计算采样点的余差步骤；若当前的待计算采样点是已采样得到的最后一个符合和所述当前采样点具有相同的第一级数字码、且属于所述输入信号的递增区间条件的采样点，输出所述更新后的递增区间均值。10.根据权利要求7所述的校准装置，其特征在于，所述均值偏差，包括所述递增区间均值减去所述递减区间均值得到的第一均值偏差，和所述递减区间均值减去所述递增区间均值得到的第二均值偏差；其中，所述判断单元判断所述均值偏差是否在预设的偏差范围内时，具体用于：判断所述第一均值偏差是否大于预设的偏差阈值；若所述第一均值偏差大于所述偏差阈值，判断出所述均值偏差不在预设的偏差范围内；若所述第一均值偏差不大于所述偏差阈值，判断所述第二均值偏差是否大于所述偏差阈值；若所述第二均值偏差大于所述偏差阈值，判断出所述均值偏差不在所述偏差范围内；若所述第二均值偏差不大于所述偏差阈值，判断出所述均值偏差在所述偏差范围内。

技术总结
本申请提供一种无采保流水线模数转换器的校准方法和装置，方法包括，计算得到当前采样点的余差后，获得当前采样点对应的递增区间均值和递减区间均值；对递增区间均值和递减区间均值进行运算，得到均值偏差；判断均值偏差是否在预设的偏差范围内；若均值偏差不在偏差范围内，根据均值偏差调整无采保流水线模数转换器的采样延时；然后对下一个采样点重复上述流程，直至均值偏差在偏差范围内，以完成对无采保流水线模数转换器的校准。本发明以相应区间内余差的均值进行校准，余差的均值能够避免较大离散值，PVT变化，运放建立过程和静态误差等因素的干扰，更准确的表征孔径误差的大小，因此本方案能够更准确的校准模数转换器，消除动态比较器失调。动态比较器失调。动态比较器失调。


技术研发人员：赵浩男 武锦 贾涵博 郭轩 吴旦昱 周磊 刘新宇
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：2021.02.04
技术公布日：2022/4/1