用于测试模数转换器的系统和方法与流程

1.本发明总的来说涉及电子系统，并且在特定实施例中，涉及用于 测试模数转换器adc的系统和方法。


背景技术：

2.模数转换器用于将真实世界的模拟信号转换到数字域中，适用于 从处理压力传感器和麦克风输出的低频系统到处理接收到的rf信号 的高频系统(诸如rf和雷达系统)的多种类型的系统。许多这样的 系统依靠高性能adc来满足重要的设计规范。adc的一个重要性能 参数是线性，它是adc的转移函数偏离理想转移函数的程度的度量。 adc非线性可以多种不同的方式进行量化，例如包括微分非线性 (dnl)、积分非线性(inl)和无杂散动态范围(sfdr)。dnl 描述了特定代码宽度相对于一个lsb的理想代码宽度的偏差。当特 定代码的dnl变为-1(例如，代码宽度变为零)时，产生代码丢失。 当特定代码的dnl超过1时，adc转移函数可能变得非单调，这在 需要单调adc的系统(诸如控制系统)中会出现问题。dnl也可以 将其自身表现为“卡住”输出代码。inl描述了特定代码的adc相 对于其理想输出代码的偏差(假设理想转移函数以及增益和偏移误差 校正)，并指示adc的转移函数偏离直线的程度。dnl和inl都根 据偏离其理想值的最低有效位(lsb)的数量来表示。
3.sfdr是用频域表示的线性度量，并且是期望输入信号和最大杂 散(spur)之间的幅度差。sfdr对于失真是重要参数的系统(例如， 在音频系统和rf接收器中)来说是有用的度量。rf通信系统中杂散 的存在会降低rf接收器在存在相邻干扰信号的情况下解调信号的能 力。在雷达系统中，杂散的存在会导致“虚假目标”的产生，并且会 使得雷达系统在实际上不存在目标或障碍物时指示目标或障碍物的 存在。动态范围也可用dbfs来表征，dbfs是adc的满标度输入和 最大杂散之间的幅度差。
4.adc中具有许多导致非线性的不同误差机制。对于具有流水线架 构或逐次逼近架构的adc，用于确定adc结果的最高有效位的电路 装置的元件值和偏移值的不匹配通常是非线性的主要来源。可以使用 许多技术来缓解这种非线性，包括应用已知设备匹配技术和通过冗余 进行纠错。校准技术也可用于改善adc的线性度；然而，随着设备 参数由于电压、温度和其他环境因素而偏移，校准adc的线性性能 可随着时间的推移而劣化。


技术实现要素：

5.根据一个实施例，一种用于操作模数转换器adc的方法包括： 通过向adc的输入应用具有第一斜率的第一信号来确定adc的比较 器的跳变点，并且响应于第一信号监控比较器的输出状态；以及在应 用第一信号之后，基于比较器的确定跳变点应用具有第二信号电平的 第二信号，响应于第二信号监控adc的输出代码的值，并且基于输 出代码的监控值生成统计信息，其中，第二信号是静态信号或者具有 小于第一斜率的第二斜率。
6.根据另一实施例，一种集成电路包括：模数转换器adc，包括设 置在集成电路上的至少一个比较器；测试信号发生器，设置在集成电 路上，并且具有选择性地耦合到adc的输
入的输出，测试信号发生 器被配置为产生斜坡信号；以及测试控制器，耦合到至少一个比较器 的输出和测试信号发生器，测试控制器被配置为使测试信号发生器产 生具有第一斜率的第一斜坡信号，第一斜坡信号使至少一个比较器的 输出状态在比较器跳变点处改变，使测试信号发生器产生第二斜坡信 号，第二斜波信号具有小于第一斜率的第二斜率，其中，第二斜坡信 号在第一上电平和第二下电平之间交替增加和降低，其中，比较器跳 变点在第一上电平和第二下电平之间，并且评估adc的独立输出代 码的出现。
7.根据又一实施例，一种集成电路包括：模数转换器adc，包括设 置在集成电路上的至少一个比较器；测试信号发生器，具有耦合到 adc的输入的输出；以及测试控制器，具有耦合到测试信号发生器 的输出、耦合到adc的比较器的输出的第一输入以及被配置为接收 adc的输出代码的第二输入，其中，测试控制器被配置为通过使测 试信号发生器将具有第一斜率的第一信号应用于adc的输入并且响 应于第一信号监控比较器的输出状态来确定比较器的跳变点，并且使 测试信号发生器基于比较器的确定跳变点应用具有信号电平的第二 信号，并将由比较器的第一判决产生的代码值的累加或平均值与由比 较器的第二判决产生的代码值的累加或平均值进行比较，其中，第二 信号是静态信号或者具有小于第一斜率的第二斜率。
附图说明
8.为了更全面地理解本发明及其优点，现结合附图参考以下描述， 其中：
9.图1a示出了示例性adc系统，并且图1b示出了示例性adc 转移曲线；
10.图2a示出了根据一个实施例的adc，并且图2b示出了根据一 个实施例的斜坡发生器的示意图；
11.图3a、图3b和图3c示出了显示由实施例斜坡发生器产生的示 例电压轮廓的波形图；
12.图4a示出了根据又一实施例的adc，并且图4b示出了波形图， 该波形图示出与图4a所示的adc相关联的测试系统的操作；
13.图5a示出了根据一个实施例的adc输出代码直方图，并且图 5b和图5c示出了根据实施例的测试逻辑实施的示意图；
14.图6a示出了根据一个实施例的流水线adc，并且图6b示出了 根据一个实施例的逐次逼近adc；
15.图7a示出了根据一个实施例的利用adc线性测试系统的射频接 收器；并且图7b示出了根据一个实施例的如何在雷达帧内调度线性 测试和校准的示图；
16.图8示出了根据一个实施例的方法的框图；以及
17.图9示出了可用于实施部分实施例线性测试系统的处理系统的框 图。
18.除非另有说明，否则不同附图中相应的数字和符号通常指代相应 的部分。绘制附图以清楚地示出优选实施例的相关方面，并且不必按 比例绘制。为了更清楚地示出特定实施例，指示相同结构、材料或工 艺步骤的变型的字母可跟随附图编号。
具体实施方式
19.下面详细讨论当前优选实施例的制造和使用。然而，应当理解， 本发明提供了许
多可应用的发明概念，它们可以在多种特定上下文中 体现。所讨论的具体实施例仅仅是说明制造和使用本发明的具体方 法，并且不限制本发明的范围。
20.将参照用于流水线adc或逐次逼近(sar)adc的片上校准系 统的特定上下文中的优选实施例描述本发明。然而，本发明可用于为 利用数据转换器的其他类型的系统提供校准测试和线性验证，并且可 用于测试各种架构的数据转换器。
21.根据本发明的一个实施例，一种测试adc的线性的方法包括应 用具有高斜率的测试信号(例如，随时间间隔δt的电压变化δv)， 直到adc的内部比较器的状态改变为止。该内部比较器可与adc内 直接影响adc的线性的判决阈值相关联。一旦确定判决阈值，测试 信号的斜率减小(或变为零)，使得adc的输入电压在表示有限数 量的adc输出代码的输入范围内。在一些实施例中，交替地增加和 降低电压的斜坡信号被应用于adc的输入，使得adc的输入电压保 持接近内部比较器的跳变点。监控adc输出代码和/或比较器的输出 状态，并基于输出代码和/或监控的比较器状态确定线性度量。在一些 实施例中，相对于比较器的监控输出状态得到adc输出代码的直方 图，以得到线性度量。在一些实施例中，该线性度量是当比较器处于 第一状态(例如，高)和第二状态(例如，低)时的平均adc输出 代码的差。
22.有利地，通过向adc的输入应用初始快速斜坡，可以快速地找 到内部比较器的跳变点。通过在有限的输入范围内分析adc的输出 代码，可以使用非常少量的电路装置来得到线性度量。实施例的又一 优点包括使用非常简单的斜坡发生器来生成测试信号，而无需使用精 确的数模转换器的能力。又一优点包括快速地测试和评估利用冗余纠 错的adc的线性的能力。
23.在各种实施例中，测试电路装置可与校准电路装置(诸如前景校 准电路装置)组合使用。在这些实施例中，可以周期性地执行adc 线性的线性测试，以确保adc的线性在指定范围内。当测量的线性 偏离预定范围时，可以重新校准adc。
24.图1a示出了示例性adc系统100的框图，该系统包括与校准电 路110交互的adc 102。adc 102被配置为将adc 102的输入处存 在的信号vin转换为数字信号代码。校准电路110通过确定经由多路 复用器112和加法器116应用于adc 102的输出的代码校正因子来 校准adc 102，以提供校正代码。
25.如图所示，adc 102包括内部电路装置104和106以及比较器 108。内部电路装置104和106代表可在adc中发现的各种电路装置， 并且比较器108代表比较器或者其他电路，所述其他电路被配置为将 判决阈值应用于模拟输入信号vin、或adc 102内部的任何模拟信号。 adc 102的操作分为两个阶段：校准阶段和操作阶段。在校准阶段期 间，校准电路110将已知模拟信号应用于adc 102或adc 102的内 部节点，同时监控adc 102的操作，以确定adc 102的实际代码偏 离理想输出代码的实例，以及确定改善adc 102的线性和精度的校 正值。
26.图1b示出了adc 102的输出代码与输入电压vin的关系图。曲 线120表示相对于输入电压的未校正adc输出代码，而曲线124表 示相对于输入电压的校正adc输出代码。从图中可明显看出，曲线 120在输入电压vth(其表示比较器108的阈值)处存在不连续或“跳 跃”。这种不连续性可由adc 102的内部电路104和106内的不匹 配电路部件和/或比较器的理想阈值电压vth的偏移所引起。例如，在 利用一个或多个dac对输入电压进行连续估计的
adc架构(诸如 sar adc或流水线adc)中，用于确定dac的输出电压或输出电 流的电路元件中的失配可导致输入信号和输出代码之间的关系中的 非线性或“跳跃”，类似于图1b中的曲线120。通过提供与未校正 adc输出求和的校正因子，校准电路110有效地将曲线120的一部 分向上偏移到曲线124，以减少或消除adc转移函数中的“跳跃
”ꢀ
或非线性。应当理解，虽然为了清楚在图1b中仅示出了一个跳跃或 非线性，但adc 102的转移函数可具有多个跳跃或非线性。这种非 线性可导致dnl和inl增加，并且可降低特定转换器的sfdr。在 许多情况下，这些非线性对应于adc的主要代码转换，诸如与adc 输出代码的最高有效位或下一最高有效位的状态变化相关联的那些 代码转换。
27.虽然校准电路110可改善adc 102的线性，但在校准之后会保留 一些残留非线性。此外，校准的质量可因在校准阶段发生的统计波动 而波动，或者可因电源电压、温度和环境条件的变化而偏移。因此， 一些校准循环可能产生或者可能不产生其所得的adc性能满足预定 性能要求的校准。例如，一些校准可产生足够小和/或以允许满足适用 于特定应用的线性要求(诸如sfdr)的方式分布的残留非线性或跳 跃，而其他校准可产生过大和/或以导致adc性能不足的方式分布的 残留非线性或跳跃。在一些情况下，在制造和校准adc之后，校准 的质量会在使用期间漂移。
28.在本发明的各种实施例中，可在制造之后快速地测量和评估adc 的线性。在一些实施例中，线性测试由驻留在adc系统内的专用测 试电路装置执行。在一些情况下，专用测试电路装置设置在与adc 相同的芯片或单片半导体衬底上。在图2a中示出了这种系统的示例， 图2a示出了包括耦合到测试逻辑202的adc 102、斜坡发生器204 和多路复用器206的adc系统200。在正常操作期间，输入信号vin 经由多路复用器206耦合到adc 102的输入。在一些实施例中，如 上面关于图1a所讨论的，使用校准电路110来校正102的输出代码。 可以使用本领域已知的许多校准电路和系统之一来实现校准。例如， 前景校准电路可用于测量每个比特的相对权重或adc内各种部件的 相对权重，因为它们与adc的原始输出有关。一旦确定了这些相对 权重，输出代码将根据确定权重进行调整。在美国专利第4,970,514 号中描述了前景校准电路的一个示例。可代替地，其他校准方法可应 用于本文所述的实施例。例如，实施例方法可用于测试和验证已被修 剪或背景校准的adc。还可以根据实施例系统和方法来评估未校正 和/或未校准adc的线性。
29.在线性测试期间，测试逻辑202断言信号enable以激活斜坡 发生器，并经由多路复用器将斜坡发生器204的输出rvin耦合到 adc 102的输入。斜坡发生器204被配置为提供斜坡信号，该斜坡信 号包括一个方向上的至少一个斜坡。使用控制信号slope(斜率)和 direction(方向)，测试逻辑202配置斜坡发生器以第一线性斜 率增加adc 102的输入处的信号电平，直到比较器108的输出cmp 改变状态为止，从而将斜坡发生器204的输出设置为接近与比较器 108的阈值相对应的输入电平的信号电平。接下来，测试逻辑使斜坡 发生器204提供具有较小的第二线性斜率的测试信号，其具有在对应 于比较器108的阈值的输入电平附近变化的减小的输入范围。例如， 当信号slope处于第一状态(例如，逻辑“1”)时，斜坡发生器产 生较快的第一线性斜率，而当信号slope处于第二状态(例如，逻 辑“0”)时，斜坡发生器产生较慢的第二线性斜率。当信号direction 处于第一状态(例如，逻辑“1”)时，斜坡发生器产生具有线性增 加的信号电平的斜坡，而当信号direction处于第二状态(例如， 逻辑“0”)时，斜坡发生器产生具有线性减小的信号电平的斜坡。 应当理解，在本发明
的替代实施例中，除了生成线性斜坡信号的斜坡 发生器204之外的其他类型的测试信号发生器可在替代实施例中用于 测试adc 102的线性。例如，可以使用产生两个以上的斜坡速度和/ 或产生非严格线性的斜坡的测试发生器。
30.在测试期间，测试逻辑202监控adc 102的代码输出，以在与比 较器108的阈值相对应的输入电平相关联的小代码范围内评估adc102的线性。在一些示例中，测试逻辑202还监控比较器108的输出 cmp。在一些实施例中，通过编译adc 102的输出代码和/或相对于 比较器输出信号cmp的测量状态的输出代码值的局部直方图来评估 该线性。将编译的直方图或分类代码的参数与存储的参数进行比较， 并根据该比较确定adc的线性。在一些实施例中，累加或平均与比 较器输出信号cmp的第一测量状态相关联的第一组adc输出代码， 并且测量或平均与比较器输出信号cmp的第二测量状态相对应的第 二组adc输出代码。将两个累加值或平均值之间的差值与预定范围 或预定阈值进行比较，以确定adc性能度量。如果确定的adc性能 度量在预定范围内或预定阈值内，则adc的线性被视为在可接受范 围内。如果所确定的adc性能度量在阈值之上上的预定范围外，则 可以采取校正动作，诸如执行校准以改善adc的线性。在各种实施 例中，例如以预定时间间隔和/或在预定温度变化之后周期性地执行线 性测试，以验证adc 102的性能。
31.在一些实施例中，在执行前景校准之后执行线性测试，以验证校 准的有效性。在adc没有信号负载以及否则将处于空闲状态的时间， 可执行或安排前景校准或线性测试。在一些实施例中，可以周期性地 运行线性测试，以提供对adc 102的性能的不断验证。当线性测试 表明adc 102超出校准范围时(例如，如果由线性测试确定的adc 性能度量不在预定范围内或预定阈值内)，可以重新校准adc 102， 然后进行进一步的线性测试。如果进一步的线性测试表明adc性能 度量在预定范围或阈值内，则adc操作继续进行新的校准。另一方 面，如果进一步的线性测试表明针对新校准的adc性能度量不在预 定范围或阈值内、和/或表明与新校准相关联的adc性能度量比与先 前校准相关联的adc性能度量差，则adc 102的校准状态可恢复到 其先前的校准状态。上述序列可以重复多次以实现adc 102的校准。
32.在一些实施例中，校准电路110产生与其校准状态相关联的校准 数据。该校准数据可表示相关校准值。例如，校准数据可表示比特权 重，其被应用于比较器108和其他内部比较电路装置的结果、部件修 剪设置或任何其他校准变量。在第二次校准尝试被认为劣于第一次校 准(线性测试结果不满足预定标准)的情况下，可将与第一次校准相 关联的数据重新加载到adc 102和/或校准电路110的校准寄存器中。
33.图2b示出了可用于实施图2a所示的斜坡发生器204的实施例斜 坡发生器的示意图。如图所示，斜坡发生器204包括高压侧电流源 236、低压侧电流源238、电容器240、缓冲放大器242、可选的单端 到差分转换器244以及反相器232和234。
34.在操作期间，通过利用高压侧电流源236产生的电流ih对电容 器240充电来产生增加的斜坡，并且通过利用低压侧电流源238产生 的电流il对电容器240放电来产生降低的斜坡。斜坡的斜率通过由 电流源238和240产生的电流的幅度来确定，使得较高的斜坡对应于 较高的电流，而较低的斜坡对应于较低的电流。电容器240两端的电 压由缓冲放大器242缓冲。在adc 102具有差分输入级的实施例中， 可选的单端到差分转换器244可用于将节点vr处的单端斜坡信号转 换为节点vrp和vrn处的全差分信号。如图所示，每个电流源的
幅 度可由测试逻辑202产生的信号direction、enable和slope 来控制。在一个实施例中，电流ih和il设置如下：
35.ih＝direction*enable(i
small
*slope_b i
large
*slope)
36.il＝direction_b*enable(i
small
*slope_b i
large
*slope)
37.其中，direction_b是由反相器232产生的信号direction的逻 辑逆，slope_b是由反相器234产生的信号slope的逻辑逆，i
large
是与较快的第一斜率相对应的电流，以及i
small
是与较慢的第二斜率 相对应的电流大小。
38.在各种实施例中，例如可使用本领域已知的电流镜电路来实施电 流源236和238；例如可使用源极跟随器来实施缓冲放大器242；例 如可使用本领域已知的单端到差分放大器电路来实施单端到差分放 大器244。应当理解，图2b的电路只是可实施实施例斜坡发生器的 许多可能方式的一个示例。在本发明的替代实施例中，可以使用不同 的电路装置来实施相同或类似的功能。
39.图3a-3c示出了波形图，示出在实施例线性测试期间由斜坡发生 器204产生的示例电压轮廓。图3a示出了第一电压轮廓，其中，迹 线302表示斜坡发生器204的输出电压和被测adc的输入电压。从 时间t0到时间t1，斜坡发生器204的输出电压以第一斜率增加。在该 时间段内，超过比较器108的阈值301(也称为跳变点)。为了便于 说明，该阈值表示为虚线301，因为它与斜坡发生器204的输出电压 相对应。然而，应当理解，当输入信号通过adc 102的电路装置传 播时，adc 102的输入电压和比较器阈值二者都可以由内部adc电 路104衰减或放大。在时间t1处，迹线302的轨迹从增加到减小改变 方向，并且迹线302的斜率减小到绝对值小于第一斜率的第二斜率。 迹线302的值继续减小，直到时间t2，此时迹线302的轨迹反转方向 并以第二斜率增加。在时间t3、t4、t5和t6处，迹线302以第二斜率交 替地在降低信号电平和增加信号电平之间改变方向。因此，由迹线302 表示的第二斜坡信号在第一高电平和第二低电平之间交替地增加和 减小。在一些实施例中，以所得到的代码分布保持相同的方式，第二 斜坡信号的增加斜坡和减小斜坡的斜率可具有低于第一斜率的不同 值。例如，可使用两个不同的斜率low1和low2来实现相同的幅度(例 如，第一高电平和相同的低电平)。这些多个斜率可使用各种组合按 顺序应用。在一个具体示例中，减小斜坡可交替斜率(例如，六个减 小斜坡使用斜率low1，后面是六个减小斜坡使用斜率low2)，以及 增加斜坡可交替斜率(例如，六个减小斜坡使用斜率low1，后面是六 个减小斜坡使用斜率low2)。在一些实施例中，第二斜率也可随时间 变化。在各种实施例中，测试逻辑202结合斜坡发生器204通过以下 方式来控制迹线302的方向：监控比较器108的输出和/或adc 102 的输出代码，并且当比较器108的输出改变状态和/或在adc 102的 输出超过阈值之后改变由斜坡发生器204产生的斜坡的方向。在一些 实施例中，在监控adc 102的输出的同时应用滞后。例如，当adc 102 的输出超过与比较器108的阈值偏移正值相对应的第一阈值时，斜坡 的方向可从增加变为减小，而当adc 102的输出超过与比较器108 的阈值偏移负值相对应的第二阈值时，斜坡的方向可从减小变为增 加。在一些实施例中，应用大约20至40lsb的滞后，尽管在替代实 施例中可应用更多或更少的滞后量。
40.从时间t1开始，adc 102的输出代码由测试逻辑202监控和分析， 以确定adc 102的线性在比较器108的阈值附近。例如，可通过构 造被监控代码的直方图并在将第二斜率应用于adc 102时分析输出 代码的代码密度来确定线性。在一些实施例中，由于有限的带
宽和其 他非理想性，302的峰值区域可偏离图3a所示的理想三角形轨迹。 与理想三角形形状的这些偏离会影响与这些峰值区域相对应的代码 的观察代码密度。因此，在一些实施例中，当确定adc 102的线性 时，省略或丢弃与最大和最小偏移的区域或者迹线302的上信号电平 或下信号电平相对应的adc 102的输出值，从而仅保留不受在由斜 坡发生器204生成的波形的斜率改变方向时发生的这些“边缘效应
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干扰的代码。
41.图3b示出了第二电压轮廓，其中，迹线304表示斜坡发生器204 的输出电压和被测adc的输入电压。第二电压轮廓的生成类似于上 面关于图3a讨论的第一电压轮廓的生成，除了比较器跳变点附近的 电压偏移小于上面描述的变化20至40lsb。例如通过减少第二斜率 的幅度和/或通过减小与生成图3a所示斜坡相比改变斜坡的极性时所 使用的滞后量，可使这种较小的电压偏移变化。
42.在一些实施例中，关于比较器跳变点的迹线304的峰间变化是几 个lsb。在这些实施例中，测试逻辑202可被配置为通过将比较器 108处于第一状态时计算的adc 102的输出代码的平均(例如，比较 器108的输出为“1”)与比较器108处于第二状态时的adc 102的 输出代码的平均(例如，比较器108的输出为“1”)进行比较来评 估比较器108的阈值区域中的adc 102的线性。在其他实施例中， 仅在比较器108的输出从第一状态转换到第二状态(例如，从“1
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到“0”或者从“0”到“1”)时，记录用于平均的代码。以这种方 式记录和评估输出adc代码确保被评估的adc代码与比较器108 的阈值密切对应，并且减少或消除与移动输入信号相关联的影响。
43.在一些实施例中，斜坡发生器204的输出在应用第一斜率之后保 持恒定，如图3c中关于迹线306所示。如图所示，从时间t0开始应 用第一斜率，直到在时间t1处达到比较器跳变点，此时斜坡发生器204 的输出在比较器108的跳变点处被冻结。例如，可通过关闭图2b所 示的电流源236和238防止电容器240被充电或放电来执行斜坡发生 器204的输出的冻结。可代替地，可使用dac(未示出)来产生静 态输入信号。在其他实施例中，通过监控adc 102的输出代码并经 由斜坡发生器204、dac(未示出)或其他信号发生器设置修改输入 信号直到输入电压对应于期望的adc输出代码值，可以闭环方式设 置输入信号电平。
44.可以与图3b的实施例类似的方式评估adc 102的线性，例如通 过比较与比较器108的特定状态和/或状态转换相关联的adc输出的 平均值。
45.在一些实施例中，比较器108的判决可通过adc 102的输入信号 中存在的输入噪声偏置。通常，假设噪声、静态、输入信号名义上正 好位于比较器的跳变点处，则50％的比较器判决为低，且50％的比较 器判决为高。然而，当高比较器判决由噪声暂时增加的电压所引起以 及低比较器判决由噪声暂时降低的电压所引起时，由高判决引起的平 均adc输出代码将高于由低判决引起的平均adc输出代码。例如， 600μv的高斯输入噪声信号可使比较器108具有约1mv的偏移。因 此，图3c的实施例斜坡轨迹(例如，冻结斜坡发生器204的输出) 可适用于比较器108的判决不太容易输入噪声偏置的实施例。另一方 面，图3a和图3b的实施例斜坡轨迹可能更适合于实施例adc，其 中比较器108的判决更容易由于输入噪声而偏置，因为斜坡信号能够 使比较器判决与输入噪声去相关。例如，还可以通过设计比较器108 具有足够高的输入参考噪声来影响去相关性。
46.在一些实施例中，比较器判决偏置和输入噪声之间的关系可进一 步通过根据模式强制比较器输出判决来去相关，如关于图4a和图4b 的实施例所示。图4a所示的adc系统
400包括耦合到测试逻辑404 的adc 402、斜坡发生器204和多路复用器206，其与图2a所示的 adc系统200类似，只是比较器108的输出被修改为具有特定模式。 在所示实施例中，多路复用器406耦合在比较器108的输出和内部 adc电路装置106的输入之间。在adc 402的正常操作期间，比较 器108的输出操作耦合到内部adc电路106的输入。然而，在测试 期间，测试逻辑404的输出m被应用于内部adc电路106的输入。 在一些实施例中，信号m可包括预定模式，其中高逻辑电平的数量 基本上等于低逻辑电平的数量。例如，预定模式可以是在每n个样本 之后改变状态的周期模式，其中n＝》1。例如，该模式可以在每个样 本之后(例如，10101010
…
)或每几个样本之后(例如， 1111000011110000
…
)改变状态。在替代实施例中，可以使用其他模 式，包括随机模式、伪随机模式和其他确定性模式。在一些实施例中， 上面关于图3c描述的实施例斜坡轨迹(例如，冻结斜坡发生器204 的输出)可在根据模式强制比较器输出判决时使用，因为应用模式用 于将比较器判决偏置与输入噪声之间的关系去相关。
47.图4b示出了波形图，该波形图示出相对于斜坡发生器204的输 出rvin、斜坡发生器控制信号enable、slope和direction、 比较器108的输出cmp、测试多路复用器选择信号sel和测试输入 m的线性测试期间adc系统的操作。在时间t1处，通过断言激活斜 坡发生器204的控制信号enable，通过设置将斜坡发生器204配置 为具有正输出斜坡的控制信号direction以及设置将斜坡发生器 204配置为具有快斜率的slope，斜坡发生器被使能以输出具有快斜 率的正斜坡。在时间t2处，比较器108的输出cmp由于增加adc 402 的输入电压而改变状态。作为响应，控制信号slope改变为低状态， 这降低了斜坡发生器204的输出斜率，并且控制信号direction改 变为低状态，这将斜坡发生器204的斜坡输出信号的方向从增加斜坡 改变为减小斜坡。此外，断言测试复用器选择信号sel，其将测试信 号m路由到内部adc电路装置106的输入，并且向测试信号m应 用模式。在所示实施例中，为测试信号m示出交替1-0模式；然而， 应当理解，也可以使用替代模式。
48.在时间t3处，由于adc 402的输入电压降低，比较器108的输出 cmp从高状态转变为低状态。作为响应，测试逻辑404使控制信号 direction在时间t4处转换到高状态，以使信号rvin接近比较器 108的阈值。在所示实施例中，使用“继电器式(bang-bang)”或滞 后控制方案，以闭环方式控制斜坡发生器204的输出信号rvin。滞 后可通过监控adc 402的输出代码来应用，和/或可通过将比较器402 配置为具有滞后来应用。换句话说，测试逻辑404通过以下方式来控 制电压rvin：响应于比较器108指示电压rvin已超过阈值来降低电 压rvin，以及响应于比较器108指示电压rvin已降低到阈值以下来 增加电压rvin。
49.应该理解，图4b示出了针对单个比较器阈值的测试的一部分。 在本文公开的任何实施例中，可通过以下方式来测试多个阈值：使用 快斜坡将信号rvin斜坡化为第一阈值电压，使用慢斜坡在第一阈值 电压处执行线性测试，然后将信号rvin斜坡化为后续阈值电压，并 使用慢斜坡在每个后续阈值电压处执行线性测试。
50.图5a-5c示出了根据本发明实施例的分析在线性测试期间收集 的adc数据的方法。该分析可用于指示与比较器的跳变点相关联的 adc的转移特性中的非线性的出现，或者与比较器的跳变点相关联 的adc的转移特性中的非线性的水平。在一些实施例中，分析与adc 的特定输出代码相关的代码密度或统计信息，以确定adc在比较器 跳变点附近的线性。可使用各种数学和统计方法分析代码密度。代码 密度分析通常应用于测试循环的慢斜
坡部分穿过对应于大约20到大 约40个adc输出代码之间的输入范围的实施例，诸如图3a所示的 实施例。然而，具有高于和低于这些数量的adc输出代码的输入范 围的实施例也可以根据特定系统及其规范来使用代码密度分析。在测 试的慢斜坡部分期间，收集大量样本。所收集的实际样本数量可取决 于期望的测试分辨率和信号rvin穿过的输出代码的数量。例如，与 精度要求不太严格的系统相比，在精度要求测试范围更大的系统中可 收集更多的样本。在一个具体实施例中，针对10个代码的输出代码 范围收集约640个样本，以实现每个代码约64个样本。当然，根据 特定实施例及其规范，可以收集更多或更少的样本。
51.在一些实施例中，测试逻辑202或404形成描述每个输出代码的 相对频率的直方图。图5a示出了这方面的示例，其示出输出代码计 数相对于输出代码的直方图。例如，可通过以下方式形成这种直方图： 将接收到的adc输出代码记录到第一组寄存器或存储器位置中，并 且增加与第一组相关联的第二组寄存器或存储器位置中的计数值。基 本上，测试逻辑202和404被配置为在具有低斜率的测试信号应用于 adc的时间内对每个输出代码的“点击(hit)”数进行计数。
52.一旦直方图被编译，测试逻辑202或404可将由直方图表示的代 码分布与预期的代码分布(例如，均匀代码分布)进行比较。与预期 代码分布的偏差可指示adc中的代码“跳跃”。如果测量的代码分 布与预期分布相差预定量，则测试逻辑202或404可提供adc未校 准的指示。该指示可用作启动新校准循环的触发。该直方图可通过测 试逻辑202或404以多种不同方式评估和/或量化。
53.在一些实施例中，直方图的形状也可用于确定adc是否被校准。 这种确定可通过分析直方图以导出adc性能度量，然后将导出的性 能度量与期望值、期望值范围或阈值进行比较来实现。例如，在期望 adc输出代码具有均匀分布(诸如具有线性斜坡输入的情况)的实 施例中，每个直方图单元(bin)的大小(例如，所计数“点击”的数 量)之间的差(或平方差)可与每个直方图单元的预期大小进行比较， 并且该差与预定阈值进行比较。在图5a的示例中，预期的点击数由 代表基线值的虚线550表示，其可以通过计算记录的adc输出代码 的平均计数来确定，或者可以是预定值。例如，在许多情况下，基线 值550不是已知先验的，并且根据直方图来计算。例如，如果1000 次点击分布在10个单元之上(在消除外部单元556和558之后)， 基线值500将是100。如图所示，一些输出代码的计数超过基线值550， 而其他输出代码的计数小于基线值550。在一个实施例中，特定输出 代码的计数和基线值之间的最大峰值偏差552可通过测试逻辑202或 404以及与预定阈值比较的值确定。在另一实施例中，可确定最大峰 间偏差554，并将其与预定阈值进行比较。可针对相邻代码和/或针对 所有代码评估该峰间偏差554。相邻代码的峰间偏差的评估可提供 dnl的指示。在一些情况下，该最大峰间偏差可发生在adc的主要 代码转换处。
54.在其他实施例中，还可以使用考虑到所有记录的输出代码的偏差 的误差度量。例如，可以计算并求和每个直方图单元的峰值或峰间偏 差，以提供误差度量。在一些情况下，可以对每个单独的偏差应用平 方或其他函数，以得到均方误差、均方根误差或其他度量。
55.在一些实施例中，可以从代码密度分析中省略一个或多个最小 556和最大558记录的adc输出代码或直方图条目，以便仅保留不 受在由斜坡发生器204生成的波形的斜率改变方向时发生的这些“边 缘效应”干扰的代码。
56.在各种实施例中，将根据代码密度分析确定的adc性能度量与 阈值进行比较，以
提供关于adc是否已充分校准的指示。在这样的 实施例中，可使用比较器(诸如图5b所示的数字比较器502)将误 差度量与阈值进行比较。
57.在一些实施例中，可通过在比较器阈值的区域中执行adc的输 出代码的代码比较来确定adc的线性。例如，这可以通过将比较器 108的输出处于第一状态时由adc产生的代码与比较器108的输出 处于第二状态时由adc产生的代码进行比较来实现。代码比较分析 通常应用于测试循环的慢斜坡部分穿过小输入范围的实施例(诸如上 面关于图3b的实施例所描述的)，或者输入信号在线性分析期间处 于静态的实施例(诸如上面关于图3c的实施例所描述的)。在相应 的测试信号部分(慢斜坡/静态信号)应用于adc的输入的时间内， 提供用于比较的代码的计数。代替根据特定系统及其规范的代码密度 分析或者除代码密度分析之外，代码比较分析也可应用于图3a的实 施例。该特定实施例非常适合于具有纠错或冗余架构的adc(也称 为“冗余adc”)，诸如纠错流水线adc或冗余sar adc，其中 比较器108的跳变点附近的输入信号被映射到相同的输出代码，而与 比较器108的输出无关。
58.在一个实施例中，如示出计算单元530的图5c所示，可根据比 较器108的输出cmp对收集的adc输出代码进行平均或累加。计算 单元530包括：平均电路532，被配置为当比较器108的输出处于第 一状态(例如，cmp＝1)时平均输出代码；以及平均电路534，被 配置为当比较器108的输出处于第二状态(例如，cmp＝0)时累加 输出代码。在特定阈值的测试循环结束时，通过减法器536计算平均 电路532的输出和平均电路534的输出之间的差值δavg。窗口比较 器538确定差值δavg是否落在阈值pthresh和nthresh之间。 如果差值δavg不在该窗口内，则断言信号recalibrate(再校 准)，指示adc未校准。
59.在一个实施例中，平均电路532和534使用累加器540和随后的 除法器542来实施，累加器540被配置为在比较器108的输出处于其 相应的预定状态时累加adc输出代码，除法器542被配置为将累加 器540的输出除以累加样本的数量以形成平均。在一些情况下，可以 省略除法器542，并且线性评估可基于累加器的输出之间的差。在这 样的实施例中，针对每个比较器状态进行的计数的数量可以是固定 的。此外，阈值pthresh和nthresh可根据针对每个比较器进行 的计数的数量进行缩放。在计数的数值为2的幂的实施例中，可使用 移位器来实施除法器542，以根据除数右移或左移累加器540的输出。 可使用本领域已知的数字逻辑电路来实施累加器540、除法器542、 减法器536和窗口比较器。
60.虽然图5c的实施例旨在根据比较器输出状态(例如，cmp＝1或 cmp＝0)来评估adc输出代码，但应理解，也可以收集关于比较器 输出模式(例如，cmp 1
→
0或0
→
1输出转换)的直方图和累加值。 还应当理解，图5a-5c的实施例表示根据本发明实施例的可处理adc 的输出代码以确定adc的线性的许多可能方式的一些具体示例。
61.图6a和图6b示出了根据本发明实施例的被配置为利用线性测 试系统和方法的两个示例adc系统。图6a针对流水线adc系统， 而图6b针对逐次逼近adc系统。图6a所示的流水线adc系统600 包括总共k个流水线级602、604和608。第一流水线级包括adc 620、 dac 622和减法器624。在操作期间，第一流水线级602将输入电压 vin转换为表示转换的一个或多个最高有效位的数字值msb。dac 622将转换后的值转换回模拟域，并且减法器624从模拟输入中减去 dac输出以形成残留信号。该残留信号被传送到下一流水线级604， 流水线级604以与流水线状态602类似的方式放大残留信号并形成进 一步的数字输出和进一步的残留信号。在一些实施例中，例如使用乘 法dac(mdac)，在将残留传送到下一级之前执行残留放
大。通 过前k-1级中的每一级以类似的方式处理每个相应的残留，以形成多 个数字输出和最终残留，其被第k级数字化以产生表示转换的一个或 多个最低有效位的数字值lsb。在各种实施例中，一个或多个流水线 级可具有冗余比特范围，以促进本领域已知的流水线adc纠错方法。 在所示实施例中，第一流水线级602的adc 620使用两个比较器632 和634(而不是单个比较器)来执行1.5比特转换，这在单个比特之 上提供额外的0.5比特的冗余。
62.数据对齐和纠错电路610从每个流水线级602、604和608接收 每个部分转换的结果，并形成在这些部分转换上传递的adc输出代 码out。数据对齐和纠错电路610可使用本领域已知的数据对齐和纠 错来实施。例如，在一些实施例中，数据对齐和纠错电路610可形成 每个部分转换的加权平均，以形成最终输出值。在一些实施例中，校 准逻辑614使用本领域已知的前景校准技术来执行adc系统600的 前景校准。在一些实施例中，校准逻辑614执行数字前景校准，其调 整应用于每一级的部分转换的权重。在替代实施例中，校准逻辑614 可促进模拟前景校准，其中，一个或多个流水线级602、604和/或608 的增益和/或阈值水平被调整。
63.在各种实施例中，测试逻辑612和斜坡发生器204根据上面关 于图2a-2b、图3a-3c、图4a-4b和图5a-5c所述的实施例方法对 adc系统600执行线性测试。在一些实施例中，测试逻辑612可以 与图2a所示的测试逻辑202类似的方式来实施和作用。例如，测试 逻辑612可监控设置在一个或多个流水线级602、604和608的adc 内的一个或多个比较器的输出。虽然图6a的所示实施例示出了监控 设置在第一流水线级602的adc 620内的单个比较器634的输出的 测试逻辑612，但是应当理解，测试逻辑612还可被配置为监控比较 器632和/或可被配置为监控其他级中的比较器。在adc 620具有两 个以上的比较器的配置中，测试逻辑612也可被配置为监控附加比 较器。在这样的实施例中，测试逻辑612可串行地执行与每个单独 比较器的输入电压电平相对应的多个线性测试。在每个线性测试之 间，测试逻辑612可使斜坡发生器204使用上面描述的快斜率将斜 坡信号rvin增加到下一输入信号电平(对应于正在测试的下一个比 较器)，以减少与所有测试比较器阈值电平对应的所有输入信号电 平的总测试时间。
64.在一些实施例中，测试逻辑612可以与图4a所示的测试逻辑404 类似的方式实施，其中，测试信号m被替换为受监控比较器的输出。 这些实施例可利用多路复用器406，其耦合到比较器634的输出以及 由测试逻辑612产生的测试输出m和sel，如上面关于图4a和图 4b的实施例所描述的。多路复用器406以及由测试逻辑612产生的 信号m和s以虚线显示，以指示这是可选特征。
65.图6b所示的逐次逼近寄存器(sar)adc系统650被配置为执 行输入电压vin的逐次逼近。在操作期间，通过采样保持电路662对 输入电压vin进行采样。在多个逐次逼近循环中，逐次逼近寄存器654 向dac 652提供数字输入，并且将dac 652的输出与采样保持电路 662产生的采样输入电压进行比较。在每个逐次逼近循环结束时，基 于比较器660的输出更新逐次逼近寄存器654的内容。可使用本领域 已知的各种dac架构来实施dac 652。在一个示例中，可使用电荷 再分配开关电容器阵列来实施dac 652，该开关电容器阵列还结合有 采样保持电路662的功能。在这样的实施例中，如本领域已知的，输 入电压vin可在电容器阵列的底板上采样，同时dac功能通过在电 容器阵列的电容器的顶板上重新分配电荷来实施。
66.在一个示例实施例中，用msb被设置为高且其余位被设置为低 的字(例如，100
…
00)来初始化逐次逼近，以产生半标度输出。如 果dac电压大于采样输入电压，则比较器660产生“0”输出，并且 逐次逼近寄存器被更新，使得msb被设置为低，下一最高有效位被 设置为高，并且其余位被设置为低(例如010
…
00)，从而产生四分 之一标度输出。另一方面，如果dac电压小于采样输入电压，则比 较器660产生“1”输出，并且逐次逼近寄存器被更新，使得msb被 设置为高，下一最高有效位被设置为高，并且其余位被设置为低(例 如，110
…
00)，从而产生四分之三标度输出。后续逐次逼近循环以 类似的方式执行，直到每一位都被测试，并且所得到的逐次逼近寄存 器的内容表示采样输入的数字化值。
67.在一些实施例中，dac 652可以是具有子二进制基数的冗余 dac。在这样的实施例中，在较早逐次逼近循环中由比较器偏移和/ 或电容器失配产生的误差可在稍后逼近循环期间使用本领域已知的 冗余sar adc技术进行校正。在这种实施例中，例如通过执行逐次 逼近寄存器654的每一位执行加权和，代码映射电路656可用于将逐 次逼近寄存器654的非二进制输出转换为二进制字。在一些实施例中， 校准逻辑658可用于使用本领域已知的前景校准技术来校准saradc系统650的线性。在美国专利第4,970,514号中描述的前景校准 技术和/或冗余sar-adc系统和方法可应用于本发明的实施例。在一 些实施例中，校准逻辑658执行数字前景校准，其调整由代码映射电 路656应用于逐次逼近寄存器654的输出的权重。在替代实施例中， 校准逻辑658可促进模拟前景校准，其中调整dac 652的元件。
68.在各种实施例中，测试逻辑612和斜坡发生器204根据上面关 于图2a-2b、图3a-3c、图4a-4b和图5a-5c所述的实施例方法执 行sar adc系统650的线性测试。在一些实施例中，测试逻辑612 可以与图2a所示的测试逻辑202类似的方式实施和作用。例如，如 图所示，测试逻辑612可监控比较器660的输出。在一些实施例中， 测试逻辑在预定逐次逼近循环期间监控比较器660的输出cmp。测 试逻辑612可在用于与半标度dac值相对应的比较的第一逼近循环 期间监控比较器660的输出，并且可以在用于与四分之一标度或四 分之三标度dac值或与主要代码转换相关联的其他dac值相对应 的比较的第二逐次逼近循环期间监控比较器660的输出。非二进制 基数dac可不同于这些值。
69.尽管图6b所示的实施例示出了测试逻辑612监控设置在saradc系统650内的单个比较器660的输出，但应了解，在进行多级 比较的实施例中，测试逻辑612也可被配置为监控多个比较器。在 sar adc系统650具有两个或多个比较器(未示出)的实施例中， 测试逻辑612也可被配置为监控这些附加比较器。
70.测试逻辑612可被配置为测试在不同逐次逼近循环期间执行的多 个比较。在这样的实施例中，测试逻辑612被配置为在相同或不同的 逐次逼近循环期间，在对应于不同dac输出电平的输入电压下串行 地执行多个线性测试。在每个线性测试之间，测试逻辑612可使斜坡 发生器204使用如上所述的快斜坡将斜坡信号rvin增加到下一输入 信号电平(对应于被测试的下一dac电平)，以减少总测试时间。
71.在一些实施例中，测试逻辑612可以与图4a所示的测试逻辑404 类似的方式实施，其中测试信号m被替换为被监控比较器的输出。 这种实施例可利用多路复用器406，其耦合到比较器660的输出以及 由如上关于图4a和图4b的实施例所描述的测试逻辑612产生的测 试输出m和sel。多路复用器406以及由测试逻辑612产生的信号m和s以虚线表示，以指示多路复用器406的包含是可选的。
72.结合有实施例测试系统和方法的adc可应用于多种不同的系统 和应用。这种系统的一个示例是射频接收器，诸如图7a所示的射频 接收器700。如图所示，射频接收器700包括rf信号路径，其具有 天线702、低噪声放大器704、混频器706、可编程增益放大器708、 滤波器710、实施例adc 712和处理器714。在操作期间，由天线702 接收的射频信号被低噪声放大器704放大。混频器706执行下变频， 其将接收到的射频信号的频率转换为中频或基带频率。混频器706的 输出被可编程增益放大器708放大，并且可编程增益放大器708的输 出被滤波器710滤波。滤波器710提供的滤波可用于拒绝带外频率内 容和/或用作adc 712的抗混叠滤波器，adc 712包括具有相关测试 电路装置的adc，诸如上面关于图2a、图2b、图3a和图3b所述 的实施例测试控制器和斜坡发生器。在一些实施例中，adc 712还包 括如上面关于图1a、图1b、图2a、图4a、图6a和图6b所讨论的 校准电路装置。adc 712可例如使用流水线adc、sar adc或本领 域已知的其他adc架构来实施。adc架构可包括冗余。处理器714 可对adc 712的输出执行信号处理。然而，应当理解，图7a所示的 射频接收器700的架构只是可使用利用实施例测试系统和方法的 adc实施的许多可能的射频接收器实施的一个示例。
73.在各种实施例中，射频接收器700可用于各种基于射频的系统。 例如，射频接收器700可用作蜂窝电话或其他无线设备的接收信号路 径。射频接收器700还可以例如在雷达系统中使用。实施例测试系统 和方法特别适合于在利用周期性雷达信号的雷达系统中使用，诸如调 频连续波(fmcw)雷达系统。在这样的实施例中，雷达收发器发射 一系列增加或减小的频率。雷达接收器又接收所发射雷达芯片的反 射，并确定反射信号和当前正在发射的信号之间的频率差。该频率差 与雷达收发机和检测目标之间的距离成比例。
74.在本发明的实施例中，校准和/或线性测试可在如图7b的波形图 所示的线性调频信号之间的时间周期内执行，图7b示出了实施例校 准和测试周期与fmcw雷达帧之间的关系。如图所示，fmcw雷达 帧包括n个线性调频信号周期，其中，线性调频信号频率724在最小 频率fmin和最大频率fmax之间以线性方式增加。一旦线性调频信号 频率724在线性调频信号周期结束处达到最大频率fmax，线性调频信 号频率724被重置为最小频率fmin。虽然图7b示出了频率增加的线 性调频信号，但应当理解，在一些实施例中，线性调频信号频率724 可从每个线性调频信号周期开始处的最大频率fmax线性地降低到每 个线性调频信号周期结束处的最小频率fmin。在其他实施例中，线性 调频信号频率724线性增加的线性调频信号周期与线性调频信号频率 724线性减小的线性调频信号周期交替。在其他实施例中，根据具体 实施例及其规范，可以使用各种频率、线性调频信号周期和帧长度。
75.如图7b的示例所示，根据上面关于图1a、图1b、图2a、图4a、 图6a和图6b所述的测试和校准方法，在每个帧之间校准和/或测试 adc 712。虽然图7b示出了在单个雷达帧之前和之后发生的测试和/ 或校准作为说明性示例，但应当理解，adc 712可在任意数量的连续 雷达帧之后被校准和/或测试。应当进一步理解，图7a和图7b的系 统示例只是非限制性示例，其示出如何将实施例adc测试和校准系 统和方法结合到实际系统应用中。
76.在一些实施例中，本文所述的各种adc系统可设置在单个单片 半导体集成电路(诸如单个半导体衬底)上，和/或数字在与其他公开 系统部件相同的单片半导体集成电路上。
77.图8示出了对adc执行线性测试的实施例方法800的框图。被 测adc和被配置为执行测试的测试系统可对应于图2a-2b、图 3a-3c、图4a-4b、图5a-5c、图6a-6b和图7a-7b中描
述的实施例 之一。在步骤802中，选择与比较器跳变点或用于测试的输入电平相 关联的比较器。接下来，在步骤804至816中，根据以上公开的实施 例，针对所选比较器或输入电平执行线性测试。在步骤804中，将第 一信号应用于adc的输入，以便快速获得与比较器跳变点相关联的 所选输入电平相关联的输入电平。在各种实施例中，第一信号是具有 第一斜率的斜坡信号，并且在将第一信号应用于adc时监控所选比 较器的输出。在一些实施例中，如上面实施例所述，第一信号可由斜 坡发生器204生成。
78.当系统在步骤806中检测到被监控的所选比较器改变状态时，在 步骤808中向adc的输入施加第二信号。在各种实施例中，第二信 号电平的初始值相当于第一信号电平的最近值。第二信号可包括静态 信号(如上面关于图3c所述)，或者可以包括至少一个方向上的至 少一个斜坡段(如上面关于图3a和图3b所述)。在一些实施例中， 如上面关于图4b的实施例所述，在步骤810中将切换模式应用于比 较器的逻辑输出，使得比较器的逻辑输出开始切换。在步骤812中监 控adc的代码输出，同时应用第二信号，直到在步骤814中确定第 二信号段完成为止。在各种实施例中，第二信号应用预定时间段和/ 或足够长的时间段，以收集足够的数据点，从而确定与所选输入电平 相关联的输入范围的adc的线性。时间长度可取决于所需的测试分 辨率、第二信号的特性以及用于确定adc性能度量的后处理类型。
79.在步骤820中，确定是否存在任何剩余的输入测试点。如果存在， 则选择下一比较器输入电平，并对下一测试点重复步骤804-816。在 一些实施例中，斜坡发生器204将adc的输入信号从与先前选择的 比较器跳变点相关联的信号电平斜坡到与下一选择的比较器跳变点 相关联的信号电平。一旦评估了所有测试点(如步骤820中所确定)， 则根据上面关于图5a-5c所述的算法确定adc的线性。在一些实施 例中，对于步骤820之前的每个测试，逐点地确定adc的线性。可 在步骤824期间评估所有测试点的线性结果，以确定adc的整体线 性是否满足预定性能标准。在一些实施例中，该预定性能标准可简单 到确保所有测量的测试点满足预定adc性能度量。可代替地，可以 对每个独立测试点的结果进行加权和求和，以获得总体adc性能度 量。
80.现在参考图9，提供了根据本发明实施例的处理系统900的框图。 处理系统900示出了可用于实施实施例雷达系统的部分和/或与实施 例雷达系统交互的外部计算机或处理设备的通用平台以及一般部件 和功能。例如，处理系统900可用于实施由上述实施例中公开的测试 逻辑和前景校准逻辑执行的部分或全部处理，并且可用于跟踪和后处 理adc输出代码以确定adc性能度量，例如参照图5a-5c所描述 的。
81.例如，处理系统900可包括连接到总线908的中央处理单元 (cpu)902和存储器904，并且可被配置为根据存储在存储器904 中或其他非暂态计算机可读介质上的编程指令执行上面讨论的处理。 如果期望或需要，处理系统900可进一步包括：显示适配器910，用 于提供与本地显示器912的连接；以及输入输出(i/o)适配器914， 用于为一个或多个输入/输出设备916(诸如鼠标、键盘、闪存驱动器 等)提供输入/输出接口。
82.处理系统900还可包括可使用网络适配器实施的网络接口918， 其被配置为耦合到有线链路(诸如网络电缆、usb接口等)和/或无 线/蜂窝链路来与网络920通信。网络接口918还可包括用于无线通信 的适当接收器和发射器。应当注意，处理系统900可包括其他部件。 例如，如果在外部实施，则处理系统900可包括硬件部件电源、电缆、 母板、可移动存储介质、机箱等。这些其他部件(尽管未示出)被视 为处理系统900的一部分。在一些实施例
中，处理系统900可在单个 单片半导体集成电路上和/或在与其他公开的系统部件相同的单片半 导体集成电路上实施。
83.这里总结了本发明的实施例。还可以根据本文提交的说明书和权 利要求的整体理解其他实施例。
84.示例1.一种用于操作包括比较器的模数转换器adc的方法，该 方法包括：通过向adc的输入应用具有第一斜率的第一信号来确定 比较器的跳变点，并且响应于第一信号监控比较器的输出状态；以及 在应用第一信号之后，基于比较器的所确定的跳变点应用具有第二信 号电平的第二信号，响应于第二信号监控adc的输出代码的值，并 且基于监控的输出代码值而生成统计信息，其中第二信号为静态信号 或具有小于第一斜率的第二斜率。
85.示例2.根据示例1的方法，还包括：分析统计信息，以确定以 下至少一项：与比较器的跳变点相关联的、adc的转移特性中非线 性的出现，或者与比较器的跳变点相关联的、adc的转移特性中的 非线性的水平。
86.示例3.根据示例1或2的方法，还包括：在确定比较器的跳变 点之前执行adc的第一校准；分析统计信息；基于统计信息是否满 足预定标准选择性地执行第二校准；以及重复应用第二信号，监控 adc输出代码值并生成统计信息。
87.示例4.根据示例3的方法，其中第一校准和第二校准为前景校 准。
88.示例5.根据示例3或4的方法，其中执行第二校准包括：响应 于第二校准提供第二校准数据，并且使用第二校准数据替换在确定跳 变点之前与adc的第一校准相关联的第一校准数据，该方法还包括： 基于adc的信号负载调度第二校准。
89.示例6.根据示例3或4的方法，其中执行第二校准包括：响应 于第二校准提供第二校准数据，并且基于统计信息是否满足预定标 准，使用第二校准数据选择性地替换在确定跳变点之前与adc的第 一校准相关联的第一校准数据。
90.示例7.根据示例6的方法，其中预定标准基于跳跃的水平。
91.示例8.根据示例1至7之一的方法，其中第二信号具有小于第 一斜率的第二斜率，并且统计信息包括指示监控的输出代码值的直方 图的信息。
92.示例9.根据示例8的方法，其中应用第一信号包括：应用第一 信号直到比较器的输出状态响应于第一信号而改变，以实现第一信号 电平，然后应用具有第一信号电平的初始值的第二信号。
93.示例10.根据示例8的方法，其中应用第二信号还包括：根据预 定范围内的第二斜率，交替地将第二信号电平增加到第一上电平以及 将第二信号电平减小到第二下电平，所述预定范围包括对应于比较器 的跳变点的信号电平的。
94.示例11.根据示例10的方法，还包括生成第二信号，其中生成 第二信号包括：当增加第二信号电平时生成在第一方向上具有第二斜 率的斜坡信号，以及当降低第二信号电平时生成在与第一方向相反的 第二方向上具有第二斜率的斜坡信号。
95.示例12.根据示例10的方法，其中生成指示直方图的信息包括： 省略与第二信号的第一上电平和第二下电平相关联的adc的输出代 码的直方图条目。
96.示例13.根据示例1至12之一的方法，其中统计信息包括指示 由比较器的第一判决产生的代码值的平均的第一统计信息以及指示 由比较器的第二判决产生的代码值的平均的第二统计信息，其中该方 法还包括将第一统计信息与第二统计信息进行比较。
97.示例14.根据示例13的方法，其中应用第二信号包括：应用具 有基于所确定的跳变点的信号电平的静态信号。
98.示例15.根据示例13的方法，还包括：基于编译与比较器的输 出状态从第一状态到第二状态的转换相关联的第一组输出代码、以及 编译与比较器的输出状态从第二状态到第一状态的转换相关联的第 二组输出代码，来生成第一和第二统计信息。
99.示例16.根据示例15的方法，其中第一组输出代码进一步与第 二信号电平增加相关联，并且第二组输出代码进一步与第二信号电平 降低相关联。
100.示例17.根据示例15或16的方法，其中，编译第一组输出代码 包括平均或累加第一组输出代码的值，并且编译第二组输出代码包括 平均或累加第二组输出代码的值。
101.示例18.根据示例13的方法，还包括：当比较器的输出状态具 有第一状态时，基于平均或累加第一组输出代码来生成第一统计信 息，以及当比较器的输出状态具有第二状态时，基于平均或累加第二 组输出代码来生成第二统计信息。
102.示例19.根据示例13的方法，还包括：在应用第二信号的同时 交替地修改比较器的输出状态。
103.示例20.根据示例1至19之一的方法，其中，adc包括冗余adc。
104.示例21.一种集成电路，包括：模数转换器adc，包括设置在集 成电路上的至少一个比较器；测试信号发生器，设置在集成电路上， 并具有可选择地耦合到adc的输入的输出，测试信号发生器被配置 为产生斜坡信号；以及测试控制器，耦合到至少一个比较器的输出和 测试信号发生器，测试控制器被配置为使测试信号发生器产生具有第 一斜率的第一斜坡信号，第一斜坡信号使至少一个比较器的输出状态 在比较器跳变点处改变，使测试信号发生器产生第二斜坡信号，第二 斜坡信号的第二斜率小于第一斜率，其中，第二斜坡信号在第一上电 平和第二下电平之间交替增加和减小，其中，比较器跳变点在第一上 电平和第二下电平之间，以及评估adc的独立输出代码的出现。
105.示例22.根据示例21的集成电路，其中，测试控制器被配置为 通过对至少一个独立输出代码的点击次数进行计数来评估独立输出 代码的出现。
106.示例23.根据示例22的集成电路，其中，测试控制器进一步被 配置为分析计数点击数的分布，以根据分析的计数点击数的分布确定 adc性能度量，并将adc性能度量与预定阈值进行比较。
107.示例24.根据示例22或23的集成电路，其中，测试控制器进一 步被配置为将计数点击数与预期点击数进行比较。
108.示例25.根据示例21至24之一的集成电路，还包括耦合到adc 并设置在集成电路上的校准电路，其中，测试控制器被配置为在校准 电路校准adc之后测试adc。
109.示例26.根据示例25的集成电路，其中，校准电路被配置为基 于独立adc输出代码满足预定标准的评估出现来校准adc。
110.示例27.一种集成电路，包括：模数转换器adc，包括设置在集 成电路上的至少一个比较器；测试信号发生器，具有耦合到adc的 输入的输出；以及测试控制器，具有耦合到测试信号发生器的输出、 耦合到adc的比较器的输出的第一输入、以及被配置为接收adc的 输出代码的第二输入，其中测试控制器被配置为：通过使测试信号发 生器将具有第一斜率的第一信号应用于adc的输入并响应于第一信 号监控比较器的输出状态，来确定比较器的
跳变点；并且使测试信号 发生器基于比较器的确定跳变点应用具有信号电平的第二信号，并将 由比较器的第一判决产生的代码值的累加或平均与由比较器的第二 判决产生的代码值的累加或平均进行比较，其中第二信号为静态信号 或具有小于第一斜率的第二斜率。
111.示例28.根据示例27的集成电路，其中测试控制器进一步包括 耦合到比较器的输出，并且测试控制器进一步被配置为根据模式修改 至少一个比较器的输出状态。
112.示例29.根据示例27或28的集成电路，其中adc包括冗余 adc。
113.示例30.根据示例26的集成电路，其中冗余adc是流水线adc， 并且至少一个比较器设置在流水线adc的流水线级内。
114.虽然本发明已参考示例性实施例进行了描述，但本说明书不打算 在限制意义上进行解释。本领域技术人员在参考说明书的基础上将明 白说明性实施例以及本发明其他实施例的各种修改和组合。因此，期 望所附权利要求包含任何此类修改或实施例。