具有电流源测量机制的数模转换装置及其电流源测量方法与流程

1.本发明涉及数模转换技术，尤其涉及一种具有电流源测量机制的数模转换装置及其电流源测量方法。


背景技术：

2.数模转换电路是将信号从数字形式转换为模拟形式的重要元件。数模转换电路可根据不同的数字码，乘以对应的转换增益值，进而产生不同大小的模拟信号。
3.然而，对于电流输出型数模转换电路而言，制程上的漂移将导致输出的振幅与形状产生非理想的偏移。其中，振幅上的偏移将严重影响系统效能。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术的问题，本发明的一个目的在于提供一种具有电流源测量机制的数模转换装置及其电流源测量方法，以改善现有技术。
5.本发明包括一种具有电流源测量机制的数模转换装置，包括：数模转换电路、回声传输电路、回声消除电路、电流计算电路以及误差计算电路。数模转换电路包括多个温度计控制式电流源，分别依序设置温度计控制式电流源中的一个作为起始电流源以对应输入数字信号所包括的两个特定输入码字进行运作，以根据温度计控制式电流源的总电流产生输出模拟信号，其中两个特定输入码字控制各温度计控制式电流源的温度计控制运作状态为第一电流输出状态及第二电流输出状态中的一个，且两个特定输入码字使输出模拟信号的正负相反且绝对值实质相同。回声传输电路对输出模拟信号进行处理以产生回声信号。回声消除电路根据一组回声消除系数对输入数字信号进行处理以产生回声消除信号，并持续接收误差信号以对该组回声消除系数进行收敛。电流计算电路对收敛的该组回声消除系数进行统计而对应温度计控制式电流源的数目产生多个收敛系数统计值，进而使收敛系数统计值与预设逆矩阵进行计算以产生各温度计控制式电流源的电流量，其中与预设逆矩阵相反的预设矩阵反映在不同的温度计控制式电流源作为起始电流源的情形下，温度计控制式电流源对应两个特定输入码字的状态差异区段以及状态相同区段。误差计算电路使回声信号与回声消除信号相减以产生误差信号。
6.本发明另包括一种电流源测量方法，应用于数模转换装置中，包括：由包括多个温度计控制式电流源的数模转换电路分别依序设置温度计控制式电流源中的一个作为起始电流源以对应输入数字信号所包括的两个特定输入码字进行运作，以根据温度计控制式电流源的总电流产生输出模拟信号，其中两个特定输入码字控制各温度计控制式电流源的温度计控制运作状态为第一电流输出状态及第二电流输出状态中的一个，且两个特定输入码字使输出模拟信号的正负相反且绝对值实质相同；由回声传输电路对输出模拟信号进行处理以产生回声信号；由回声消除电路根据一组回声消除系数对输入数字信号进行处理以产生回声消除信号，并持续接收误差信号以对该组回声消除系数进行收敛；由电流计算电路对收敛的该组回声消除系数进行统计而对应温度计控制式电流源的数目产生多个收敛系
数统计值，进而使收敛系数统计值与预设逆矩阵进行计算以产生各温度计控制式电流源的电流量，其中与预设逆矩阵相反的预设矩阵反映在不同的温度计控制式电流源作为起始电流源的情形下，温度计控制式电流源对应两个特定输入码字的状态差异区段以及状态相同区段；以及由误差计算电路使回声信号与回声消除信号相减以产生误差信号。
7.有关本发明的特征、实施与功效，现配合附图对优选实施例详细说明如下。
附图说明
8.图1示出了本发明一实施例中一种具有电流源测量机制的数模转换装置的模块图；
9.图2示出了本发明一实施例中数模转换电路的电路图；
10.图3示出了本发明一实施例中温度计控制式电流源的运作示意图；
11.图4示出了本发明一实施例中收敛系数统计值、预设矩阵以及各温度计控制式电流源的电流量间的关系示意图；
12.图5示出了本发明一实施例中预设逆矩阵的示意图；以及
13.图6示出了本发明一实施例中一种电流源测量方法的流程图。
14.附图标记说明：
15.100：数模转换装置
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110：数模转换电路
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120：回声传输电路
16.130：回声消除电路
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140：电流计算电路
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150：误差计算电路
17.190：回声响应电路
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195：模数转换电路
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200、210：切换电路
18.600：电流源测量方法
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s610～s650：步骤
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adm：预设逆矩阵
19.b1～b4：二元控制式电流源 c01～c31：收敛系数统计值 cec：回声消除系数
20.dis：误差信号
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dm：预设矩阵
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ecs：回声消除信号
21.es：回声信号
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is：输入数字信号
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m01～m31：电流量
22.oas：输出模拟信号
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ss：信号源
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t01～t31：温度计控制
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式电流源
具体实施方式
24.本发明的一个目的在于提供一种具有电流源测量机制的数模转换装置，利用两个特定输入码字使数模转换电路输出正负相反且绝对值实质相同的模拟信号，以使回声消除电路据以进行系数的收敛，再由电流计算电路根据收敛的系数进一步计算温度计控制式电流源的电流量。数模转换装置可进而根据温度计控制式电流源的电流量的相对关系设置开启顺序，从而提高数模转换的线性度。
25.请参照图1。图1示出了本发明一实施例中一种具有电流源测量机制的数模转换装置100的模块图。数模转换装置100包括：数模转换电路110、回声传输电路120、回声消除电路130、电流计算电路140以及误差计算电路150。
26.数模转换电路110配置以从信号源ss接收具有输入码字(codeword)的输入数字信号is。在一实施例中，信号源ss为例如、但不限在一个通信系统中的传输电路(tx)。
27.请同时参照图2。图2示出了本发明一实施例中数模转换电路110的电路图。
28.数模转换电路110包括多个电流源，且这些电流源包括多个温度计控制式的电流
源t01～t31(图中有若干省略)以及多个二元控制式的电流源b1～b4。输入数字信号is的输入码字可控制各电流源的运作状态为第一电流输出状态及第二电流输出状态中的一个，并根据电流源的总电流产生输出模拟信号oas。其中，第一电流输出状态及第二电流输出状态分别输出正负相反且大小相同的电流。
29.在一实施例中，输入数字信号is的输入码字包括多个温度计码tc，用以控制电流源t01～t31，且各电流源t01～t31在理想状况下分别对应输出1/2单位的电流。在一实施例中，温度计码tc控制对应电流源t01～t31的切换电路200，以使电流源t01～t31通过切换电路200电性耦接至不同的电流输出路径，例如图2所示的实线路径与虚线路径中的一个，而运作于第一电流输出状态及第二电流输出状态中的一个。
30.a个温度计码将以2a个组合对应控制数目为2a-1个的温度计控制式电流源。在本实施例中，a为5。因此，5个温度计码tc将以32个组合控制31个温度计控制式电流源ca～co。
31.操作上，当温度计码由(00000)、(00001)、
…
(11111)依序改变时，电流源t01～t31如温度计般依序切换运作状态。如以电流源t01作为起始电流源，则电流源t01～t31从全为第二电流输出状态，依序使电流源t01至电流源t31切换为第一电流输出状态，直到电流源t01～t31全为第一电流输出状态。
32.在一实施例中，输入数字信号is的输入码字还包括多个二元码bc，用以控制电流源b1～b4，且各电流源b1～b4分别对应输出1/4单位、1/8单位、1/16单位及1/32单位的电流。在一实施例中，二元码bc控制对应电流源b1～b4的切换电路210，以使电流源b1～b4通过切换电路210电性耦接至不同的电流输出路径，例如图2所示的实线路径与虚线路径中的一个，而运作于第一电流输出状态及第二电流输出状态中的一个。
33.b个二元码bc将以2b个组合对应控制数目为b的二元控制式电流源。在本实施例中，b为4。因此，4个二元码bc将以16个组合控制4个二元控制式电流源b1～b4。
34.操作上，当二元码依序由(0000)、(0001)、
…
(1111)切换时，电流源b1在最高比特为0及1时分别为第二及第一电流输出状态，电流源b2在次高比特为0及1时分别为第二及第一电流输出状态，电流源b3在次低比特为0及1时分别为第二及第一电流输出状态，电流源b4在最低比特为0及1时分别为第二及第一电流输出状态。
35.因此，通过温度计码tc对切换电路200所实施的控制以及二元码bc对于切换电路210所实施的控制，数模转换电路110可使电流源的总电流产生输出模拟信号oas。
36.回声传输电路120配置以对输出模拟信号oas进行处理以产生回声信号es。在一实施例中，回声传输电路120包括回声响应电路190以及模数转换电路195。回声响应电路190配置以对输出模拟信号oas进行回声响应处理，模数转换电路195则进一步进行模数转换处理，以产生回声信号es。在一实施例中，回声传输电路120还可选择性地包括例如、但不限于数字低通滤波器或其他数字信号处理电路(图中未示出)，以对回声信号es进行进一步的数字处理。
37.回声消除电路130配置以根据一组回声消除系数cec，对误差信号dis进行处理，以产生回声消除信号ecs。需注意的是，在一实施例中，回声消除电路130可与通信系统中的接收电路(rx)共用，以消除由传输电路馈入接收电路的回声。
38.电流计算电路140将根据回声消除系数cec进行统计的计算并据以产生各温度计控制式电流源t01～t31的电流量。关于数模转换电路110、回声消除电路130以及电流计算
电路140间的共同运作，将在本说明书的下文中进行描述。
39.误差计算电路150配置以使回声信号es与回声消除信号ecs相减以产生误差信号dis。
40.由于制程偏移，数模转换电路110中的各电流源会产生电流偏差值，而输出稍微偏离1/2单位的电流。为对各电流源进行测量，数模转换电路110分别依序设置温度计控制式电流源t01～t31中的一个作为起始电流源对应输入数字信号is所包括的两个特定输入码字进行运作，以根据电流源的总电流产生输出模拟信号oas。
41.这两个特定输入码字使温度计控制式电流源t01～t31中的一个的温度计控制运作状态分别为第一电流输出状态及第二电流输出状态中的一个，并使二元控制式电流源b1～b4具有相同的二元控制运作状态(例如均为第一电流输出状态及第二电流输出状态)。这两个特定输入码字将进一步使输出模拟信号oas的正负相反且绝对值实质相同。需注意的是，上述“实质」”一词表示两个特定输入码字分别对应的输出模拟信号oas的绝对值不必完全相等，而是可以具有合理范围内的误差。
42.举例而言，两个特定输入码字可分别为(10101)以及(01000)，并分别使输出模拟信号oas对应的总电流为 9以及-9单位。
43.图2示出了各电流源对应于这两个特定输入码字的运作状态，其中第一电流输出状态以白色方框标示，第二电流输出状态以深色方框标示。
44.如以电流源t01作为起始电流源，在对应总电流为 9的输入码字(10101)的控制下，电流源t01～t25为第一电流输出状态，电流源t26～t31为第二电流输出状态，且电流源b1～b4为第二电流输出状态。输出模拟信号oas对应的总电流将为 19/2-15/32≈ 9单位。
45.如以电流源t01作为起始电流源，在对应总电流为-9的输入码字为(01000)的控制下，电流源t01～t07为第一电流输出状态，电流源t08～t31为第二电流输出状态，且电流源b1～b4为第二电流输出状态。在这样的状态下，输出模拟信号oas对应的总电流将为-17/2-15/32≈-9单位。
46.温度计控制式电流源t01～t31对应上述的两个特定输入码字包括对应电流源t08～t25的状态差异区段，以及对应电流源t01～t07以及t26～t31的状态相同区段。在图2中，以粗框标示状态差异区段，并以细框标示状态相同区段。
47.请参照图3。图3示出了本发明一实施例中温度计控制式电流源t01～t31的运作示意图。
48.如图3所示，根据上述的两个特定输入码字，数模转换电路110可分别依序设置温度计控制式电流源t01～t31中的一个作为起始电流源对应输入数字信号is所包括的两个特定输入码字进行运作，以根据电流源的总电流产生输出模拟信号oas。其中，图3的第一列表示温度计控制式电流源t01作为起始电流源的运作状况，第二列表示温度计控制式电流源t02作为起始电流源的运作状况。以此类推，最后一列(第31列)表示温度计控制式电流源t31作为起始电流源的运作状况。
49.在数模转换电路110的运作下，回声消除电路130持续接收误差信号dis以对回声消除系数cec进行收敛。在一实施例中，回声消除电路130通过例如、但不限于最小方均根训练程序来根据误差信号dis对回声消除系数cec进行收敛。
50.电流计算电路140对收敛的回声消除系数cec进行统计而对应温度计控制式电流
源t01～t31的数目产生多个收敛系数统计值，进而使收敛系数统计值与预设逆矩阵进行计算以产生各温度计控制式电流源t01～t31的电流量。其中，与预设逆矩阵相反的预设矩阵反映在不同的温度计控制式电流源t01～t31作为起始电流源的情形下，温度计控制式电流源t01～t31对应两个特定输入码字的状态差异区段以及状态相同区段。
51.请参照图4。图4示出了本发明一实施例中，收敛系数统计值c01～c31、预设矩阵dm以及各温度计控制式电流源t01～t31的电流量m01～m31间的关系示意图。
52.在一实施例中，回声消除电路130对应温度计控制式电流源的数目产生各包括多个收敛系数的多个收敛系数群组，电流计算电路140进一步对各收敛系数群组中的收敛系数取绝对值再相加，以产生收敛系数统计值。
53.举例而言，在电流源t01作为起始电流源的情形下，数模转换电路110将持续产生输出模拟信号oas，进而使回声消除电路130持续接收误差信号dis对回声消除系数cec进行收敛，产生包括多个收敛系数的一个收敛系数群组。电流计算电路140进一步对此收敛系数群组中的收敛系数取绝对值再相加，以产生图4中的收敛系数统计值c01。
54.接着，在电流源t02作为起始电流源的情形下，回声消除电路130以及电流计算电路140可进行相同的运作，以产生图4中的收敛系数统计值c02。以此类推，在电流源t31作为起始电流源的情形下，回声消除电路130以及电流计算电路140可进行相同的运作，以产生图4中的收敛系数统计值c31。因此，对应于电流源t01～t31的数目，电流计算电路140可产生31个收敛系数统计值c01～c31。
55.在一实施例中，在上述的运算中，电流计算电路140选择各收敛系数群组中的部分收敛系数取绝对值再相加，以产生收敛系数统计值c01～c31。其中，所选择的收敛系数可为例如、但不限于所有收敛系数中具有相对较大数值的收敛系数。通过这样的方式，电流计算电路140不仅可降低运算量，还可减少噪音的干扰。
56.由于回声消除电路130所进行的收敛过程是根据具有固定高度的数值( 9以及-9)进行的，因此相应的振幅信息将全部落到收敛系数上。并且，对应上述状态相同区段的信息是直流成分因而将被高通滤波移除，仅剩对应上述状态差异区段的信息。因此，收敛系数统计值c01～c31相当于预设矩阵dm与各温度计控制式电流源t01～t31的电流量m01～m31相乘的运算结果。
57.在温度计控制式电流源的数目为m时，预设矩阵dm预设矩阵的大小为m
×
m，预设矩阵dm的各列依序对应于温度计控制式电流源t01～t31的排列形式，且对应温度计控制式电流源t01～t31中的一个作为起始电流源时的状态差异区段以及状态相同区段分别包括数值为1的多个第一元素以及数值为0的多个第二元素。与图3相同，在图4中状态差异区段以粗框标示，状态相同区段以细框标示。
58.因此，在经由回声消除电路130以及电流计算电路140的运作得知收敛系数统计值c01～c31后，电流计算电路140进一步根据预设矩阵dm所对应的预设逆矩阵进行计算，以产生各温度计控制式电流源t01～t31的电流量m01～m31。
59.请参照图5。图5示出了本发明一实施例中预设逆矩阵adm的示意图。
60.如图5所示，对应预设矩阵dm的预设逆矩阵adm的矩阵元素仅有 7以及-11两个数值。其中，对应 7的矩阵元素以空白方框标示。对应-11的矩阵元素以格点填充的方框标示。需注意的是，在设置不同的两个特定输入码字时，将产生不同矩阵元素的预设逆矩阵adm。
预设逆矩阵adm的矩阵元素数值并不限于此。
61.因此，通过回声消除电路130以及电流计算电路140的运作，将可得知各温度计控制式电流源t01～t31的电流量m01～m31。
62.需注意的是，在上述实施例中，均将回声消除电路130以及电流计算电路140描述为两个独立的电路。然而在其他实施例中，也可选择性地将回声消除电路130以及电流计算电路140整合为一个电路。并且，在上述实施例中，电流源的数目以及电流的大小仅为一范例。在其他实施例中，电流源的数目以及电流的大小可视需求而有所不同。本发明并不限于此。
63.在一实施例中，数模转换电路110还配置以通过例如、但不限于内建的控制电路计算温度计控制式电流源t01～t31的平均电流量，以根据平均电流量以及各温度计控制式电流源t01～t31的电流量撷取温度计控制式电流源t01～t31所对应的多个电流偏差值进行排序程序以产生开启顺序。
64.举例而言，电流偏差值可依开启顺序分成多个电流偏差值群组，每两个相邻的电流偏差值群组间正负相反，以在依开启顺序进行累加时彼此交错抵消，进而维持电流偏差值的总电流偏差值的总绝对值不大于电流偏差值中的最大绝对值的一半。
65.数模转换电路110可在运作模式下使温度计控制式电流源t01～t31根据输入数字信号is包括的温度计码tc控制电流源t01～t31依所设置的开启顺序开启。
66.需注意的是，上述开启顺序的设置仅为一范例。在不同实施例中，数模转换电路110可根据温度计控制式电流源t01～t31的电流量m01～m31以不同的方式设置开启顺序。本发明并不限于此。
67.因此，本发明的数模转换装置可利用两个特定输入码字使数模转换电路输出正负相反且绝对值实质相同的模拟信号，以使回声消除电路据以进行系数的收敛，再由电流计算电路根据收敛的系数进一步计算温度计控制式电流源的电流量。数模转换装置可进而根据温度计控制式电流源的电流量的相对关系设置开启顺序，从而提高数模转换的线性度。
68.请同时参照图6。图6示出了本发明一实施例中一种电流源测量方法600的流程图。
69.除前述装置外，本发明另披露一种电流源测量方法600，应用于例如、但不限于图1的数模转换装置100中。电流源测量方法600的一实施例如图6所示，其包括下列步骤。
70.在步骤s610：由包括多个温度计控制式电流源t01～t31的数模转换电路110分别依序设置温度计控制式电流源t01～t31中的一个作为起始电流源，对应输入数字信号is所包括的两个特定输入码字进行运作，以根据温度计控制式电流源t01～t31的总电流产生输出模拟信号oas，其中两个特定输入码字控制各温度计控制式电流源t01～t31的温度计控制运作状态为第一电流输出状态及第二电流输出状态中的一个，且两个特定输入码字使输出模拟信号oas的正负相反且绝对值实质相同。
71.在步骤s620：由回声传输电路120对输出模拟信号oas进行处理以产生回声信号es。
72.在步骤s630：由回声消除电路130根据一组回声消除系数cec对输入数字信号is进行处理以产生回声消除信号ecs，并持续接收误差信号dis以对该组回声消除系数cec进行收敛。
73.在步骤s640：由电流计算电路140对收敛的该组回声消除系数cec进行统计而对应
温度计控制式电流源t01～t31的数目产生多个收敛系数统计值c01～c31，进而使收敛系数统计值c01～c31与预设逆矩阵adm进行计算以产生各温度计控制式电流源c01～c31的电流量m01～m31。
74.在步骤s650：由误差计算电路150使回声信号es与回声消除信号ecs相减以产生误差信号dis。
75.需注意的是，上述的实施方式仅为一范例。在其他实施例中，本领域中具有普通知识的技术人员可以在不违背本发明的精神下进行更改与变动。
76.综合上述，本发明中具有电流源测量机制的数模转换装置及其电流源测量方法可利用两个特定输入码字使数模转换电路输出正负相反且绝对值实质相同的模拟信号，以使回声消除电路据以进行系数的收敛，再由电流计算电路根据收敛的系数进一步计算温度计控制式电流源的电流量。数模转换装置可进而根据温度计控制式电流源的电流量的相对关系设置开启顺序，从而提高数模转换的线性度。
77.虽然本发明的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有普通知识的技术人员可依据本发明中明示或隐含的内容对本发明的技术特征施加变化，这些变化均可能属于本发明所要求的专利保护范围，换句话说，本发明的专利保护范围应当以权利要求书所界定的为准。