[發明專利]校準模數轉換器的增益誤差和輸入失調的方法

有效

• 申請號: 200910201560.2
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN101777913A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 倪文海;王睿
• 申請（專利權）人: 上海迦美信芯通訊技術有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張妍

技術領域

本發明涉及電路設計領域中的一種校準模數轉換器的增益誤差和輸入失 調的方法。

背景技術

理想情況下，M位(M-bit)的模數轉換器ADC應當是零輸入對應于零 輸出，滿幅輸入對應于滿幅輸出(可以看成增益gain＝1)的轉換器。但是實 際電路中會存在輸入失調和增益誤差。輸入失調即是說ADC的零輸入并不 會對應于零輸出，只有在輸入是V_offset的情況下才會有零輸出，這就相當于 輸入有了一個固定的失調V_offset。而增益誤差是指滿幅輸入對應的并不是滿幅 輸出，滿幅輸入可能會導致輸出溢出或者無法達到最大輸出，看起來就像存 在增益誤差(gain?error)，使得模擬信號被放大gain+gain?error(G+GE)倍 以后才被量化，如圖1所示。一般情況下，對ADC的輸入失調和增益誤差 要求并不高，但是在高精度應用場合中，需要ADC的失調和增益誤差非常 小。例如，LTC2204[1]的失調只有±1mV，在外部輸入精確參考電壓源V_REF時，增益誤差是0.2％。高精度應用場合需要ADC的增益誤差和輸入失調非 常小，由于未校準的ADC的輸入失調和增益誤差主要受工藝失配參數所限 制而無法減小，這時就需要進行額外的校準。

發明內容

本發明提供的一種校準模數轉換器的增益誤差和輸入失調的方法，使得 在工藝失配的前提下電路仍然可以滿足設計要求。

為了達到上述目的，本發明提供了一種校準模數轉換器的增益誤差和輸 入失調的方法，包含以下步驟：

步驟1、估算最大可能的增益誤差GE_max和最小允許的增益誤差GE_allowed；

步驟2、計算需要的校準次數N＝{log₂(GE_max/GE_allowed)}，其中，{m}表示 不小于m的最小整數；

步驟3、增設參考電壓V_DAC，該參考電壓V_DAC為N位，滿幅度輸出是 ±V_REF*GE_max，最小分辨率(1LSB)是V_REF*GE_max/2^N-1；

步驟4、令參考電壓輸出bitDAC＝2^N-1，time＝1；

步驟5、令輸入值V_in＝+V_full/2，(V_full為最大輸入幅值)，得到輸出測量 值D_out＝D1；

步驟6、令輸入值V_in＝-V_full/2，得到輸出測量值D_out＝D2；

步驟7、令步長bit_step＝2^N-1-time；

步驟8、判斷D1-D2≥2^M-1(M是模數轉換器的位數)是否成立，若是， 則令bit_DAC＝bit_DAC+bit_step，這也將模數轉換器的參考電壓變成V_REF+V_DAC＝ V_REF*(1+GE_max/2)，若否，則令bit_DAC＝bit_DAC-bit_step；這也將模數轉換器的參考 電壓變成V_REF+V_DAC＝V_REF*(1-GE_max/2)；

步驟9、判斷time≥N-1是否成立，若是，進行步驟11，若否，進行步驟 10；

步驟10、令time＝time+1，進行步驟5；

步驟11、令輸入值V_in＝+V_full/2，得到輸出測量值D_out＝D1；

步驟12、令輸入值V_in＝-V_full/2，得到輸出測量值D_out＝D2；