[發(fā)明專利]具有子ADC校準的多步式ADC

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310596301.0
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN104426549B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設計）人: S·沈;D-Y·張;M·A·Z·斯特拉耶爾;H-S·李
• 申請（專利權(quán)）人: 馬克西姆綜合產(chǎn)品公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03M1/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

本發(fā)明涉及一種具有子ADC校準的多步式ADC。本發(fā)明的各個實施例允許具有多個級聯(lián)的ADC級的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中的誤差校準。ADC級交換校準過程中所使用的信息。各個實施例允許通過利用來自至少一個后續(xù)級的反饋信號的一個級的校準。本發(fā)明的部分實施例通過利用粗略和精細子ADC來提高校準過程的速度。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，并且更具體地涉及用于向多級ADC提供校準的系統(tǒng)、裝置和方法。

背景技術(shù)

多步式ADC是用于數(shù)字化模擬輸入信號的已知架構(gòu)并通常優(yōu)選用于高速和高分辨率的應用中。在流水線(pipeline)ADC中，量化輸入信號的任務分布在多級中。每一級具有：量化輸入信號的子ADC，減去輸入信號的估計值的DAC，和放大將由后續(xù)的級進一步處理的差的殘差放大器。DAC和殘差放大器一起稱作乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器(MDAC)。較大數(shù)量的子ADC級允許在第一級中使用高的增益，這緩解了第一級殘差放大器的線性度需求，減少了級數(shù)，并且顯著地抑制了之后級的噪聲和誤差。在實際實施中，子ADC受到增加輸出電壓范圍的靜態(tài)和動態(tài)誤差的影響，超出該輸出電壓范圍時，殘差放大器必須達到高等級的精度。其結(jié)果是，MDAC中使用的量化等級的實際數(shù)量是有限的。

傳統(tǒng)地，流水線ADC中的子ADC使用FLASH(閃速)架構(gòu)來實現(xiàn)，以提供具有最小延遲量的適當數(shù)量的等級。該方法中的靜態(tài)子ADC誤差源自FLASH ADC中隨機的和系統(tǒng)性的比較器偏移。比較器參考電壓的隨機的和系統(tǒng)性的誤差，例如參考階梯電壓中的誤差，引起了類似的子ADC以差，事實上導致了額外的比較器偏移。盡管出于性能原因增加子ADC位的數(shù)量是可取的，但是這既會增加比較器數(shù)量也會增加匹配需求。為了維持合理量的面積和功耗而不校準每個比較器的偏移，F(xiàn)LASH子ADC解決方案實際限制在大約4位。除了靜態(tài)子ADC誤差之外，還存在由于子ADC和MDAC的輸入采樣之間的定時和帶寬失配而導致的第一級的子ADC量化中的動態(tài)誤差。

如圖1的現(xiàn)有技術(shù)所示，沒有采樣保持放大器(SHA)的流水線ADC前端可以節(jié)電，但是在子ADC和MDAC電容兩者上都執(zhí)行連續(xù)時間至離散時間的采樣操作。在高輸入頻率下，兩條路徑之間定時或帶寬失配將引入附加至靜態(tài)失配誤差的動態(tài)誤差。在多步式或流水線ADC中，假設誤差在超量程邊界內(nèi)，第二和后續(xù)級的超量程能力可除去由定時和帶寬不匹配引起的誤差。然而，隨著FLASH比較器偏移，定時和帶寬誤差增加了殘差放大器的輸出電壓范圍。已經(jīng)證實，可以校準定時和帶寬誤差；但是這將引入額外的復雜度并且無法解決靜態(tài)比較器偏移。

需要的是克服上述限制的裝置、方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的各個實施例能夠?qū)哂卸鄠€級聯(lián)ADC級的ADC中的靜態(tài)利動態(tài)誤差進行校準。ADC級交換校準過程中使用的信息。具體地，本發(fā)明的某些實施例提供用來通過利用來自至少一個后續(xù)級的反饋信號來對級進行校準。在一個實施例中，反饋信號由量化當前級的輸出殘差信號的緊隨其后的級產(chǎn)生。

可以使用本領域技術(shù)人員已知的各種技術(shù)來分析該反饋信號的各種相關屬性。在本發(fā)明的某些實施例中，可通過利用估計模擬輸入電壓的粗略子ADC和補償偏移電壓的精細子ADC來提高校準過程的速度。

附圖說明

將參考本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的示例可以在附圖中示出。這些圖旨在舉例說明而非限制。雖然通常在這些實施例的內(nèi)容中描述本發(fā)明，應當理解的是，這并不旨在將本發(fā)明的范圍限制在這些具體實施例。

圖1是沒有采樣保持放大器的現(xiàn)有技術(shù)中的流水線ADC第1級的框圖。

圖2A是理想比較器閾值的示例性殘差圖。

圖2B是示出殘差圖上偏移誤差的影響的示例性殘差圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的子ADC比較器偏移校準的框圖。

圖4是通過電壓或電流控制比較器偏移的現(xiàn)有技術(shù)示例。