本公開(kāi)涉及集成電路，尤其涉及一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分段折線非線性校準(zhǔn)裝置、驅(qū)動(dòng)芯片及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種典型的模擬和混合信號(hào)集成電路，將模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)量化轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，是連接真實(shí)世界和數(shù)字系統(tǒng)的橋梁。隨著集成電路工藝的進(jìn)步，晶體管的尺寸不斷縮小，電源電壓逐漸下降。更低的晶體管輸出阻抗以及更為受限的電壓擺幅給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)帶來(lái)了嚴(yán)峻的非線性挑戰(zhàn)。

2、在信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電路中的非理想特性會(huì)引入非線性，從而降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能。

3、與此同時(shí)，工藝的進(jìn)步也帶來(lái)了更低面積、更高能效的數(shù)字計(jì)算能力。由此，在數(shù)字域?qū)δM電路引入的非線性進(jìn)行校準(zhǔn)成為了非常重要的方法。它能夠利用先進(jìn)工藝下的數(shù)字計(jì)算優(yōu)勢(shì)來(lái)處理模擬電路的非理性特性，具有廣泛的應(yīng)用前景。

4、基于多項(xiàng)式的非線性校準(zhǔn)算法是一種常用的方法。通過(guò)多項(xiàng)式函數(shù)可以對(duì)電路中的非線性效應(yīng)進(jìn)行建模，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非線性誤差的提取和修正。多項(xiàng)式函數(shù)能夠準(zhǔn)確地描述實(shí)際電路的非線性特性，也僅需要較少的參數(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)誤差的提取，是目前主流的非線性校準(zhǔn)算法。市面上已有許多較為成熟的后臺(tái)誤差提取方案，能夠以較低的代價(jià)實(shí)現(xiàn)誤差的提取。然而，進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行冪次運(yùn)算，從而引入較大的延遲、功耗和面積開(kāi)銷(xiāo)。這給算法的實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)。

5、另一種方案是通過(guò)分段折線的方式對(duì)非線性誤差進(jìn)行建模和提取。通過(guò)使用線性函數(shù)來(lái)對(duì)非線性函數(shù)進(jìn)行近似，可以僅通過(guò)線性乘加操作實(shí)現(xiàn)非線性的校準(zhǔn)，從而避免復(fù)雜的冪次運(yùn)算，大大降低系統(tǒng)的整體復(fù)雜度。然而，與基于多項(xiàng)式的非線性校準(zhǔn)算法相比，采用基于分段折線的校準(zhǔn)方法需要的參數(shù)數(shù)目較多，提取也較為困難。對(duì)于一個(gè)三次多項(xiàng)式y(tǒng)＝a1x+a3x3而言，僅需要a1，a3兩個(gè)參數(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的誤差提取。而假設(shè)通過(guò)4段分段折線來(lái)進(jìn)行建模，每一段折線都需要斜率ki和截距bi兩個(gè)參數(shù)來(lái)確定，總共需要8個(gè)參數(shù)。而如果需要更高的校準(zhǔn)精度，則需要更多數(shù)目的參數(shù)。如何對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行提取是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

6、圖1a、圖1b展示了目前已有分段折線系數(shù)提取方案，該方案通過(guò)前臺(tái)測(cè)試的方法對(duì)分段折線參數(shù)進(jìn)行提取。其基本思路是通過(guò)一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生預(yù)先設(shè)定好的測(cè)試電壓輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出結(jié)果來(lái)確定其非線性特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分段折線系數(shù)的提取。這種方案需要較大的硬件開(kāi)銷(xiāo)(額外的數(shù)模轉(zhuǎn)換器)，并且只能實(shí)現(xiàn)前臺(tái)提取，需要中斷模數(shù)轉(zhuǎn)換器的正常轉(zhuǎn)換。這些缺點(diǎn)極大地限制了其使用范圍。

7、可見(jiàn)，傳統(tǒng)的多項(xiàng)式非線性誤差校準(zhǔn)算法計(jì)算復(fù)雜度較高，會(huì)引入大量的速度和面積代價(jià)，且，現(xiàn)有的基于分段折線的非線性校準(zhǔn)方法硬件開(kāi)銷(xiāo)大，校準(zhǔn)效率低，在實(shí)際應(yīng)用中存在諸多限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開(kāi)的一方面，提供了一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分段折線非線性校準(zhǔn)裝置，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于對(duì)輸入的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果，其中，所述裝置包括：

2、第一調(diào)整單元，連接于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述第一調(diào)整單元用于：根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高n位從斜率存儲(chǔ)單元中選擇目標(biāo)斜率，并利用所述目標(biāo)斜率對(duì)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的n-n位對(duì)應(yīng)的低位量化值進(jìn)行調(diào)整，得到調(diào)整后的低位量化值，其中，n＞n且均為正整數(shù)，n為所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出范圍被劃分為多個(gè)連續(xù)的區(qū)間段，每個(gè)區(qū)間段對(duì)應(yīng)一個(gè)斜率；

3、第二調(diào)整單元，連接于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端及所述第一調(diào)整單元的輸出端，所述第二調(diào)整單元用于：根據(jù)所述目標(biāo)斜率對(duì)應(yīng)區(qū)間段之前的多個(gè)區(qū)間段的斜率對(duì)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高n位對(duì)應(yīng)的高位量化值進(jìn)行調(diào)整，得到調(diào)整后的高位量化值，并利用所述調(diào)整后的高位量化值及所述調(diào)整后的低位量化值之和得到校準(zhǔn)后的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。

4、在一種可能的實(shí)施方式中，所述斜率存儲(chǔ)單元包括多個(gè)斜率寄存器，每個(gè)斜率寄存器存儲(chǔ)有相應(yīng)的斜率，所述第一調(diào)整單元包括第一多路選擇器及第一乘法器，其中，

5、所述第一多路選擇器的多個(gè)輸入端分別連接于所述斜率存儲(chǔ)單元的各個(gè)斜率寄存器，所述第一多路選擇的控制端用于接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高n位，所述第一多路選擇器的輸出端連接于所述第一乘法器的第一輸入端，所述第一多路選擇器的輸出端用于輸出所述目標(biāo)斜率，

6、所述第一乘法器的第二輸入端用于接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的n-n位對(duì)應(yīng)的低位量化值，所述第一乘法器用于實(shí)現(xiàn)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的n-n位對(duì)應(yīng)的低位量化值與所述目標(biāo)斜率的乘法操作，所述第一乘法器的輸出端用于輸出調(diào)整后的低位量化值。

7、在一種可能的實(shí)施方式中，所述第二調(diào)整單元包括第二多路選擇器、累加器、第二乘法器及第一加法器，其中，

8、所述第二多路選擇器用于根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高n位從斜率存儲(chǔ)單元中選擇所述目標(biāo)斜率對(duì)應(yīng)區(qū)間段之前的多個(gè)區(qū)間段的斜率，并輸入到所述累加器中，所述累加器用于輸出斜率累加結(jié)果；

9、所述第二乘法器用于實(shí)現(xiàn)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高n位對(duì)應(yīng)的高位量化值及所述斜率累加結(jié)果的乘法操作，得到所述調(diào)整后的高位量化值；

10、所述第一加法器連接于所述累加器的輸出端及所述第一調(diào)整單元的輸出端，用于對(duì)所述調(diào)整后的高位量化值及所述調(diào)整后的低位量化值求和，得到校準(zhǔn)后的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。

11、在一種可能的實(shí)施方式中，所述目標(biāo)斜率為所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的理想斜率與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高n位對(duì)應(yīng)的量化值所屬的區(qū)間段對(duì)應(yīng)的實(shí)際斜率之比。

12、在一種可能的實(shí)施方式中，2n為被劃分的區(qū)間段的總數(shù)，

13、其中，在初始情況下，各個(gè)區(qū)間段的端點(diǎn)包括原點(diǎn)0及i×b0，b0＝a/2n，1≤i≤2n且i為整數(shù)，a＝2n表示所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大輸出值，

14、在所述裝置執(zhí)行一次校準(zhǔn)后，各個(gè)區(qū)間段的端點(diǎn)包括0及bi，

15、其中，ki表示第i個(gè)區(qū)間段對(duì)應(yīng)的斜率，j為正整數(shù)。

16、在一種可能的實(shí)施方式中，所述裝置還包括參數(shù)更新模塊，用于：利用所述校準(zhǔn)后的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果更新所述斜率寄存器中的斜率及各個(gè)區(qū)間段的端點(diǎn)。

17、在一種可能的實(shí)施方式中，所述參數(shù)更新模塊包括端點(diǎn)更新單元及多個(gè)斜率更新單元，所述斜率更新單元用于執(zhí)行斜率的更新操作，所述端點(diǎn)更新單元用于根據(jù)更新的斜率執(zhí)行端點(diǎn)的更新操作，

18、其中，每個(gè)斜率更新單元均包括絕對(duì)值判斷器、第三乘法器及最小均方濾波器，對(duì)于任意一個(gè)斜率更新單元：

19、所述絕對(duì)值判斷器用于判斷輸入樣本的絕對(duì)值與相應(yīng)端點(diǎn)的值的大小，并輸出判斷結(jié)果到所述第三乘法器，其中，所述輸入樣本為所述校準(zhǔn)后的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果與加入所述模擬輸入信號(hào)的隨機(jī)信號(hào)的數(shù)字碼之差，所述輸入樣本作為最終模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果，其中，在所述輸入樣本的絕對(duì)值大于相應(yīng)端點(diǎn)的值的情況下，所述判斷結(jié)果為1；在所述輸入樣本的絕對(duì)值小于或等于相應(yīng)端點(diǎn)的值的情況下，所述判斷結(jié)果為0，

20、所述第三乘法器用于執(zhí)行所述判斷結(jié)果與所述樣本的乘法操作，并將操作結(jié)果輸入到所述最小均方濾波器中，

21、所述最小均方濾波器用于接收預(yù)設(shè)更新參數(shù)及所述操作結(jié)果，并輸出更新后的斜率，

22、其中，所述預(yù)設(shè)更新參數(shù)與所述數(shù)字碼相關(guān)。

23、在一種可能的實(shí)施方式中，所述最小均方濾波器包括第四乘法器、第二加法器、延遲器，其中，

24、所述第四乘法器用于接收所述第三乘法器輸出的操作結(jié)果及所述預(yù)設(shè)更新參數(shù)，所述第四乘法器的輸出端連接于所述第二加法器的第一輸入端，所述第四乘法器的輸出端用于輸出所述第三乘法器輸出的操作結(jié)果及所述預(yù)設(shè)更新參數(shù)的乘積，

25、所述第二加法器的第二輸入端連接于所述延遲器的輸出端，

26、所述延遲器的輸入端與所述第二加法器的輸出端相連，作為所述最小均方濾波器的輸出端，

27、其中，所述預(yù)設(shè)更新參數(shù)為μ·sign(dd)，μ表示預(yù)設(shè)值，sign()表示符號(hào)函數(shù)，dd表示所述數(shù)字碼。

28、根據(jù)本公開(kāi)的一方面，提供了一種驅(qū)動(dòng)芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片包括所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分段折線非線性校準(zhǔn)裝置。

29、根據(jù)本公開(kāi)的一方面，提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括所述的驅(qū)動(dòng)芯片。

30、本公開(kāi)實(shí)施例通過(guò)設(shè)置第一調(diào)整單元根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高n位從斜率存儲(chǔ)單元中選擇目標(biāo)斜率，并利用所述目標(biāo)斜率對(duì)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的n-n位對(duì)應(yīng)的低位量化值進(jìn)行調(diào)整，得到調(diào)整后的低位量化值，設(shè)置第二調(diào)整單元根據(jù)所述目標(biāo)斜率對(duì)應(yīng)區(qū)間段之前的多個(gè)區(qū)間段的斜率對(duì)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高n位對(duì)應(yīng)的高位量化值進(jìn)行調(diào)整，得到調(diào)整后的高位量化值，并利用所述調(diào)整后的高位量化值及所述調(diào)整后的低位量化值之和得到校準(zhǔn)后的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果，相較于傳統(tǒng)的多項(xiàng)式校準(zhǔn)，能夠極大地降低計(jì)算復(fù)雜度，節(jié)省面積開(kāi)銷(xiāo)，提升能效，相較于現(xiàn)有的分段式校準(zhǔn)方法，本公開(kāi)實(shí)施例無(wú)需設(shè)置額外的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，能夠降低硬件開(kāi)銷(xiāo)，降低成本，且在轉(zhuǎn)換過(guò)程中不需中斷轉(zhuǎn)換過(guò)程，具有較高的模數(shù)轉(zhuǎn)換效率。

31、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，而非限制本公開(kāi)。根據(jù)下面參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本公開(kāi)的其它特征及方面將變得清楚。