專利名稱：校正數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移的方法與相關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明相關(guān)于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，尤指一種可校正數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移效應(yīng)的方法與相關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
在一般的通訊系統(tǒng)中，不論使用的是何種調(diào)變技術(shù)，基本上都必須透過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(digital to analog converter，DAC)將調(diào)變后的信號傳送出去。對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來說，一般可以將數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器視為理想的元件，也就是可以無失真地將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的元件。
然而，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器還是難免會有一些不理想的效應(yīng)，其中一種不理想的效應(yīng)稱為「直流偏移」(DC offset)效應(yīng)。在忽略量化效應(yīng)(quantizationeffect)的影響時，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換曲線會如圖1所示，其中，x是輸入至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字值，y則是數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器所輸出的模擬信號的大小。在理想的情形下，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的信號轉(zhuǎn)換曲線應(yīng)該要像圖1所示的實(shí)線一樣，亦即要通過原點(diǎn)，然而，由于直流偏移效應(yīng)的影響，真正的轉(zhuǎn)換曲線卻會如圖1所示的虛線一樣，并沒有通過原點(diǎn)，也就是說，即使輸入數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字值x是0，其所輸出的模擬信號y卻會具有不為0的直流偏移成分yD。而直流偏移效應(yīng)會影響通訊系統(tǒng)的傳輸品質(zhì)，對于一些需要高傳輸品質(zhì)的系統(tǒng)而言，必須想辦法解決直流偏移效應(yīng)的問題。
對于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移現(xiàn)象，可以選擇針對輸入數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號或其所輸出的模擬信號進(jìn)行補(bǔ)償，而一般的作法多是在數(shù)字信號尚未轉(zhuǎn)變成模擬信號之前，對于數(shù)字信號中的每一個樣本(sample)增/減一個偏移量，來消除掉直流偏移現(xiàn)象。使用此種作法的主要原因，是因?yàn)閿?shù)字補(bǔ)償方式會較模擬補(bǔ)償方式更為準(zhǔn)確及穩(wěn)定。
基本上，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移量可能會隨著不同的IC而有所改變，所以較佳的作法，是在每次開機(jī)的時候，或是在每一次要傳送資料之前，量測出直流偏移量，然后再依據(jù)量測所的得結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。若系統(tǒng)本身即兼具收發(fā)功能，則可以將傳送路徑中的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與接收路徑中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog to digital converter，ADC)對接，利用接收路徑中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器當(dāng)成量測器來得到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器直流偏移量。
然而并非只有數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器才有直流偏移的不理想效應(yīng)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器亦會有直流偏移的現(xiàn)象，因此數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器實(shí)際的轉(zhuǎn)換公式以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器實(shí)際的轉(zhuǎn)換公式會分別如以下的方程式1、2所示。
方程式1y＝ρYX(x-xC)方程式2z＝ρZYy+zD其中x是輸入至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字值、y是數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器所輸出(或是輸入至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)的模擬信號的大小、ρYX是數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換曲線的斜率、ρZY是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換曲線的斜率、xC與zD則分別表示了數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的直流偏移效應(yīng)。
對于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器而言，zD是一個可以輕易量測出來的值。舉例來說，只要將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端接地，量測其所輸出的數(shù)字值，即可得出zD的大小。至于要量測xC的時候，現(xiàn)有技術(shù)的作法首先會將在數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器對接，然后輸入等于0的數(shù)字值至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，并量測模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所輸出的數(shù)字值zE。由方程式1、2可得出，zE與其它各個值的關(guān)系會如方程式3所示。
方程式3zE＝ρZYρYX(0-xc)+zD＝-ρZXXc+zD其中ρZX＝ρZYρYX。
由于在不同的芯片上，ρZX可能會具有不相同的值，因此在現(xiàn)有技術(shù)的作法中，必須要量測許多樣本芯片的ρZX值，并將計(jì)算出的ρZX的平均值內(nèi)建于各個芯片之中。而使用內(nèi)建的ρZX值，以及已知的zE、zD值，各個單獨(dú)的系統(tǒng)即可計(jì)算出其數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移值xC，再由計(jì)算出的直流偏移值xC對輸入至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號進(jìn)行補(bǔ)償，即可消除掉數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移現(xiàn)象。其中，xC的計(jì)算方式如方程式4所示。
方程式4xc＝(zD-zE)/ρZX而上述的作法卻有一些缺點(diǎn)存在，首先，此種作法必須先對大量的樣本芯片量測參數(shù)ρZX的大小，以將得出平均值內(nèi)建于各個芯片之中。而且此一內(nèi)建的斜率值對于每一個不同的芯片而言不一定是準(zhǔn)確的，因此使用現(xiàn)有技術(shù)的作法，不一定能夠針對各個具有不同特性的芯片確實(shí)地消除掉數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的之一，在于提供一種可以不使用內(nèi)建的參數(shù)即計(jì)算出數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移值，并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄅc相關(guān)裝置。
本發(fā)明所揭露的方法用來校正一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移效應(yīng)，其包含有以下步驟輸入一第一數(shù)值至該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生一第一量測值；輸入一第二數(shù)值至該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生一第二量測值；以不使用一預(yù)設(shè)校正參數(shù)的方式，依據(jù)該第一、第二數(shù)值以及該第一、第二量測值計(jì)算出一直流補(bǔ)償值；以及，使用該直流補(bǔ)償值來校正該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移。該方法可應(yīng)用于一發(fā)射器(transmitter)或收發(fā)器(transceiver)中。
另外，本發(fā)明還揭露一種用來校正一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移效應(yīng)的裝置，其包含有一計(jì)算模組以及一補(bǔ)償模組。該計(jì)算模組連接于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用來以不使用一預(yù)設(shè)校正參數(shù)的方式，依據(jù)一第一數(shù)值與一第二數(shù)值以及一第一量測值與一第二量測值計(jì)算出該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的一直流補(bǔ)償值。該補(bǔ)償模組連接于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以及該計(jì)算模組，用來使用該直流補(bǔ)償值來校正該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移。該裝置以及該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器設(shè)置于一發(fā)射器(transmitter)或收發(fā)器(transceiver)之中。


圖1為數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換曲線的示意圖。
圖2為本發(fā)明量測數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移值時的裝置架構(gòu)圖的一個例子。
圖3為本發(fā)明所提出的方法的一實(shí)施例流程圖。
符號說明220數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器230模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器240計(jì)算模組具體實(shí)施方式
為了避免在對數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行校正時，由于使用了內(nèi)建的參數(shù)而造成校正上的不精確以及其它方面的問題，本發(fā)明的作法將使用兩點(diǎn)內(nèi)插的方式，來求出數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器精確的直流偏移，并針對其進(jìn)行校正，而不需如現(xiàn)有技術(shù)一般，事先量測大量的樣本以得出所需的參數(shù)(例如前述的斜率值ρZX)，亦不需將得出的參數(shù)內(nèi)建于各個系統(tǒng)之中，故可避免掉現(xiàn)有技術(shù)所面臨的問題。
在欲校正一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220的直流偏移時(其中，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220可以是位于一通訊裝置中的發(fā)射路徑上的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)，本發(fā)明的作法可以先將數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220的輸出端連接至一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230的輸入端(其中，若該通訊裝置兼具收發(fā)功能，則模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230可以是該通訊裝置中位于接收路徑上的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，然而本發(fā)明并不以此為限)，并將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230的輸出端連接至一計(jì)算模組240，此時各裝置的連接方式會如圖2所示。
圖3為本發(fā)明校正數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的方法的一實(shí)施例流程圖，以下將配合圖2的裝置架構(gòu)詳細(xì)說明圖3中的各個步驟。
首先，于步驟310中，輸入一第一數(shù)值x1至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220，并量測模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230所輸出的一第一量測值z1。于步驟320中，輸入一第二數(shù)值x2至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220，并量測模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230所輸出的一第二量測值z2。透過這兩個步驟，即可得出以下的方程式5、6。
方程式5z1＝ρZX(x1-xc)+zD方程式6z2＝ρZX(x2-xc)+zD上述兩個方程式共包含有兩個未知數(shù)，分別是ρZX以及xC，故透過這兩個方程式即可以解出xC以及ρZX的值。因此，于步驟330中，計(jì)算模組240可以在不使用預(yù)設(shè)校正參數(shù)的方式，依據(jù)第一、第二數(shù)值x1、x2以及第一、第二量測值z1、z2計(jì)算出一直流補(bǔ)償值xC。此處計(jì)算模組240可以有兩種計(jì)算方式，第一種方式是直接使用以下的方程式7計(jì)算出xC的值。
方程式7xc＝[(z2-zD)x1-(z1-zD)x2]/(z2-z1)第二種方式則是計(jì)算模組240先計(jì)算出斜率值ρZX再將得出的斜率值ρZX代入方程式5(或方程式6，或甚至代入由其它輸入輸出輸出值所構(gòu)成的方程式)之中以得出直流補(bǔ)償值xC，此時計(jì)算的過程則如以下兩個方程式所示。
方程式8ρZX＝(z2-z1)/(x2-x1)方程式9xc＝x1-[(z1-zD)/ρZX]由于在本發(fā)明的作法中并未使用到可能不準(zhǔn)確的預(yù)設(shè)參數(shù)，因此計(jì)算模組240最終所求出的直流補(bǔ)償值xC可以精確地代表數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220的直流偏移現(xiàn)象，因此，于步驟340中，將各裝置切換回正常模式下所在的位置之后(例如，將數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220切換回該通訊裝置的發(fā)射路徑中，以及將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230切換回該通訊裝置的接收路徑中)，即可使用位于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220前端的一補(bǔ)償模組(可以是一加法器)，依據(jù)計(jì)算模組240所求出的直流補(bǔ)償值xC進(jìn)行補(bǔ)償，亦即，將正常模式下輸入至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220的各個數(shù)字值皆減去所計(jì)算出的直流補(bǔ)償值xC，即可達(dá)到校正數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器220的直流偏移的功效。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的作法確實(shí)有其優(yōu)點(diǎn)存在，首先，本發(fā)明并不需要使用額外的存儲空間來儲存用于直流偏移校正的預(yù)設(shè)參數(shù)(因?yàn)楸景l(fā)明的作法并不會使用到任何的預(yù)設(shè)參數(shù))，此外，對于各個可能會具有不同特性的芯片，本發(fā)明都可以準(zhǔn)確地計(jì)算出其數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移量，并以數(shù)字方式進(jìn)行精準(zhǔn)的補(bǔ)償。還有一點(diǎn)就是即使在同一個芯片當(dāng)中，有可能會因?yàn)闇囟然蚱渌蛩氐淖兓斐尚酒奶匦愿淖?，而本發(fā)明的作法即使在芯片特性改變的情形下，依舊可以準(zhǔn)確地補(bǔ)償?shù)魯?shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移效應(yīng)，這些都是本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的地方。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種校正數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移的方法，其特征在于，包含有輸入一第一數(shù)值至該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生一第一量測值；輸入一第二數(shù)值至該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生一第二量測值；以不使用一預(yù)設(shè)校正參數(shù)的方式，依據(jù)該第一、第二數(shù)值以及該第一、第二量測值計(jì)算出一直流補(bǔ)償值；以及使用該直流補(bǔ)償值來校正該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用該直流補(bǔ)償值來調(diào)整輸入至該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一、第二量測值分別對應(yīng)于以該第一、第二數(shù)值輸入該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器時，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器所輸出的信號。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，另包含有將該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端連接于一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端；其中該第一、第二量測值分別對應(yīng)于以該第一、第二數(shù)值輸入該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器時，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所輸出的信號。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的直流偏移值為zD，而該方法使用以下公式來計(jì)算出該直流補(bǔ)償值xC＝[(z2-zD)x1-(z1-zD)x2]/(z2-z1)；其中xC為該直流補(bǔ)償值，x1為該第一數(shù)值，x2為該第二數(shù)值，z1為該第一量測值，z2為該第二量測值。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，計(jì)算出該直流補(bǔ)償值的步驟包含有依據(jù)該第一、第二數(shù)值以及該第一、第二量測值計(jì)算出一斜率值；以及依據(jù)該斜率值、該第一數(shù)值、以及該第一量測值計(jì)算出該直流補(bǔ)償值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的直流偏移值為zD，該方法分別使用以下公式來計(jì)算出該斜率值以及該直流補(bǔ)償值ρZX＝(z2-z1)/(x2-x1)；以及xC＝x1-[(z1-zD)/ρZX]；其中ρZX為該斜率值，xC為該直流補(bǔ)償值，x1為該第一數(shù)值，x2為該第二數(shù)值，z1為該第一量測值，z2為該第二量測值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，應(yīng)用于一發(fā)射器或收發(fā)器中。
9.一種校正數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移的裝置，其特征在于，包含有一計(jì)算模組，連接于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用來以不使用一預(yù)設(shè)校正參數(shù)的方式，依據(jù)一第一數(shù)值與一第二數(shù)值以及一第一量測值與一第二量測值計(jì)算出該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的一直流補(bǔ)償值；以及一補(bǔ)償模組，連接于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以及該計(jì)算模組，用來使用該直流補(bǔ)償值來校正該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，該補(bǔ)償模組使用該直流補(bǔ)償值來調(diào)整輸入該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字值。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，該第一、第二量測值分別對應(yīng)于以該第一、第二數(shù)值輸入該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器時，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器所輸出的信號。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，另包含有一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其輸入端連接于該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端，其輸出端則連接于該計(jì)算模組；其中該第一、第二量測值分別對應(yīng)于以該第一、第二數(shù)值輸入該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器時，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所輸出的信號。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的直流偏移值為zD，而該計(jì)算模組使用以下公式來計(jì)算出該直流補(bǔ)償值xC＝[(z2-zD)x1-(z1-zD)x2]/(z2-z1)；其中xC為該直流補(bǔ)償值，x1為該第一數(shù)值，x2為該第二數(shù)值，z1為該第一量測值，z2為該第二量測值。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，該計(jì)算模組先依據(jù)該第一、第二數(shù)值以及該第一、第二量測值計(jì)算出一斜率值，再依據(jù)該斜率值、該第一數(shù)值、以及該第一量測值計(jì)算出該直流補(bǔ)償值。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的直流偏移值為zD，該計(jì)算模組分別使用以下公式來計(jì)算出該斜率值以及該直流補(bǔ)償值ρZX＝(z2-z1)/(x2-x1)；以及xC＝x1-[(z1-zD)/ρZX]；其中ρZX為該斜率值，xC為該直流補(bǔ)償值，x1為該第一數(shù)值，x2為該第二數(shù)值，z1為該第一量測值，z2為該第二量測值。
16.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，該裝置以及該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器設(shè)置于一發(fā)射器或收發(fā)器之中。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種用以校正數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移的方法與相關(guān)裝置，該方法包含有以下步驟輸入一第一數(shù)值至該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生一第一量測值；輸入一第二數(shù)值至該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生一第二量測值；以不使用一預(yù)設(shè)校正參數(shù)的方式，依據(jù)該第一、第二數(shù)值以及該第一、第二量測值計(jì)算出一直流補(bǔ)償值；以及，使用該直流補(bǔ)償值來校正該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的直流偏移。
文檔編號H03M1/10GK1671053SQ20041010179
公開日2005年9月21日 申請日期2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者張嘉宜, 蔡有智 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司