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Adaptionsverfahren fuer Sigma-Delta-Converter mit Peakkompensation (Crestfaktorreduktion)

IP.com Disclosure Number: IPCOM000124535D
Original Publication Date: 2005-May-20
Included in the Prior Art Database: 2005-May-20
Document File: 2 page(s) / 103K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei Sigma-Delta-Wandlern (Single Bit) ist fuer die Leistung bestimmter Verfahren die Genauigkeit der Uebereinstimmung des Digitalpfades mit dem Analogpfad ausschlaggebend (Abbildung 1). Wenn die erforderliche Genauigkeit mit analogen Mitteln angestrebt wird, bedeutet das einen erheblichen Aufwand. Bislang wurden die Abweichungen zwischen Analogpfad (DAC) und Digitalpfad durch grossen schaltungstechnischen Aufwand in den erforderlichen Grenzen gehalten. Trotzdem ergab sich hier eine Einbusse in der Ausbeute bedingt durch Schwankungen der Betriebsparameter und durch Prozesssteuerungen. Die neue Loesung bietet ein Verfahren, welches die Parametergenauigkeiten des Analogpfads erfasst und in der Folge digital kompensiert. In Abbildung 1 ist das Prinzipschaltbild der Loesung zu sehen, welche ohne nachteilige Beschraenkung des Eingangssignals auskommt. Um eine hoehere Aussteuerung des Eingangssignals zu ermoeglichen, wird am Ausgang des Quantisierers (digital) eine zielgerichtete „Stoerung“ in Abhaengigkeit des Eingagssignalpegels, welches durch den Schwellenwertdetektor bewerkstelligt wird, beaufschlagt. Einerseits fuehrt das grob quantisierte und gefilterte Signal in den Digitalteil, und andererseits wird dieses Signal ueber den Analog-Pfad nach einer D/A-Umsetzung vom Eingangssignal subtrahiert. Das Residuum wird dann einem herkoemmlichen Sigma-Delta-Wandler zugefuehrt. Implementierungsbedingt treten im Allgemeinen Abweichungen zwischen den beiden Signalen auf. Dies laesst sich auf das Device-Mismatch im Analalog-Pfad rueckfuehren, welches sich im Gain- und Offsetfehler (Verstaerkungs- und Nullpunktsfehler) vom D/A-Umsetzer widerspiegelt. Das (Device-)Mismatch beschreibt den Effekt, dass auf einem Schaltkreis identisch entworfene Bauelemente zufaellige Abweichungen in ihren physikalischen Bauelementeparametern aufweisen. Der Gain- und Offsetfehler pflanzt sich durch die Subtraktion in dem gewuenschten Signalpfad fort. Dadurch entstehen unerwuenscht harmonische Signalkomponenten, die nicht mehr korrigiert werden koennen.

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S

Adaptionsverfahren fuer Sigma-Delta-Converter mit Peakkompensation (Crestfaktorreduktion)

Idee: Dr. Dietmar Straeussnigg, AT-Villach; Dr. Andreas Wiesbauer, AT-Villach; Richard Gaggl, AT-

Villach

Bei Sigma-Delta-Wandlern (Single Bit) ist fuer die Leistung bestimmter Verfahren die Genauigkeit der Uebereinstimmung des Digitalpfades mit dem Analogpfad ausschlaggebend (Abbildung 1). Wenn die erforderliche Genauigkeit mit analogen Mitteln angestrebt wird, bedeutet das einen erheblichen Aufwand.

Bislang wurden die Abweichungen zwischen Analogpfad (DAC) und Digitalpfad durch grossen schaltungstechnischen Aufwand in den erforderlichen Grenzen gehalten. Trotzdem ergab sich hier eine Einbusse in der Ausbeute bedingt durch Schwankungen der Betriebsparameter und durch Prozesssteuerungen.

Die neue Loesung bietet ein Verfahren, welches die Parametergenauigkeiten des Analogpfads erfasst und in der Folge digital kompensiert. In Abbildung 1 ist das Prinzipschaltbild der Loesung zu sehen, welche ohne nachteilige Beschraenkung des Eingangssignals auskommt.

Um eine hoehere Aussteuerung des Eingangssignals zu ermoeglichen, wird am Ausgang des Quantisierers (digital) eine zielgerichtete "Stoerung" in Abhaengigkeit des Eingagssignalpegels, welches durch den Schwellenwertdetektor bewerkstelligt wird, beaufschlagt. Einerseits fuehrt das grob quantisierte und gefilterte Signal in den Digitalteil, und andererseits wird dieses Signal ueber den Analog-Pfad nach einer D/A-Umsetzung vom Eingangssignal subtrahiert. Das Residuum wird dann einem herkoemmlichen Sigma-Delta-Wandler zugefuehrt. Implementierungsbedingt treten im Allgemeinen Abweichungen zwischen den beiden Signalen auf. Dies laesst sich auf das Device- Mismatch im Analalog-Pfad rueckfuehren, welches sich im Gain- und Offsetfehler (Verstaerkungs- und Nullpunktsfehler) vom D/A-Umsetzer widerspiegelt. Das (Device-)Mismatch beschreibt den Effekt, dass auf einem Schaltkreis identisch entworfene Bauelemente zufaellige Abweichungen in ihren physikalischen Bauelementeparametern aufweisen. Der Gain- und Offsetfehler pflanzt sich durch die Subtraktion in dem gewuenschten Signalpfad fort. Dadurch entstehen unerwuenscht harmonische Signalkomponenten, die nicht mehr korrigiert werden koennen.

Wesentlich fuer die vorgeschlagene Loesung ist, dass der...