[發明專利]連續逼近暫存式模擬數字轉換器及其控制方法

在審

• 申請號: 201310721644.5
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN104734716A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 楊軍
• 申請（專利權）人: 瑞昱半導體股份有限公司
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38;H03M1/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及一種連續逼近暫存式模擬數字轉換器（Successive?Approximation?Register?Analog-to-Digital?Converter，SAR?ADC），尤其涉及一種可以進行背景校準（background?calibration）的連續逼近暫存式模擬數字轉換器及其控制方法。

背景技術

在連續逼近暫存式模擬數字轉換器中，由于位電容陣列中的每一個位電容的電容值可能會因為工藝誤差、環境溫度變化或不完全對稱/匹配等原因造成偏離了原本所設計的電容值，因而造成數字輸出會有誤差，進而影響到連續逼近暫存式模擬數字轉換器的線性度。為了解決該問題，通常需要對位電容進行校準，然而，目前的一些校準方法都存在一些問題，例如影響到連續逼近暫存式模擬數字轉換器的工作速度，或需要限制輸入信號的擺幅以避免超出模擬數字轉換器的編碼范圍等，因此造成設計者的困擾以及使用操作上的瑕疵。

發明內容

因此，本發明的一個目的是提供一種連續逼近暫存式模擬數字轉換器及其控制方法，其校準位電容的方式可以是完全的背景校準（background?calibration），不會影響到連續逼近暫存式模擬數字轉換器的工作速度；此外，也可以不需要限制輸入信號的擺幅，也即允許輸入信號以滿擺幅輸入，以增加可處理的輸入信號的電壓范圍。

根據本發明的實施方式，一種連續逼近暫存式模擬數字轉換器包括第一位電容陣列、第二位電容陣列、比較器以及處理電路。第一位電容陣列用于接收第一輸入信號，其中第一位電容陣列包含多個第一位電容，且第一位電容陣列中的至少一個高位電容由多個次電容構成，且每一個次電容通過對應的開關選擇性地連接于第一參考信號、第二參考信號或共模電壓；第二位電容陣列用于接收第二輸入信號，其中第二位電容陣列包含多個第二位電容，第二位電容陣列中的至少一個高位電容由多個次電容構成，且每一個次電容通過對應的開關選擇性地連接于第一參考信號、第二參考信號或共模電壓；比較器耦接于第一位電容陣列與第二位電容陣列，且用于比較第一位電容陣列與第二位電容陣列的輸出以產生比較信號；處理電路耦接于所述比較器，且用于控制第一位電容陣列與第二位電容陣列的電容切換，并產生連續逼近暫存式模擬數字轉換器的數字輸出。

根據本發明的另一實施方式，公開了一種控制連續逼近暫存式模擬數字轉換器的方法，其中連續逼近暫存式模擬數字轉換器包括第一位電容陣列以及第二位電容陣列，其中，第一位電容陣列用于接收第一輸入信號，其中，第一位電容陣列包含多個第一位電容，第一位電容陣列中的至少一個高位電容由多個次電容構成，且每一個次電容獨立地通過開關選擇性地連接于第一參考信號、第二參考信號或共模電壓；第二位電容陣列用于接收第二輸入信號，其中，第二位電容陣列包含多個第二位電容，第二位電容陣列中的至少一個高位電容由多個次電容構成，且每一個次電容獨立地通過開關選擇性地連接于第一參考信號、第二參考信號或共模電壓；此外，所述方法包括：比較第一位電容陣列與第二位電容陣列的輸出以產生比較信號；根據比較信號來確定每一個第一位電容或每一個第二位電容所對應的權重值，其中，第一位電容陣列中至少一個高位電容的電容值所對應的權重值是通過分別對多個次電容進行校準而得到的，且第二位電容陣列中至少一個高位電容的電容值所對應的權重值是通過分別對所述多個次電容進行校準而得到的；以及根據比較信號與所確定的多個權重值以產生連續逼近暫存式模擬數字轉換器的數字輸出。

根據本發明另一實施方式，一種連續逼近暫存式模擬數字轉換器包括第一位電容陣列、第二位電容陣列、比較器以及處理電路。第一位電容陣列用于接收第一輸入信號，其包含多個第一位電容，第一位電容陣列中的至少一個高位電容由多個次電容構成；第二位電容陣列，用于接收第二輸入信號，其包含多個第二位電容，第二位電容陣列中的至少一個高位電容由多個次電容構成；比較器用于比較第一位電容陣列與第二位電容陣列的輸出以產生比較信號；以及處理電路，耦接于比較器，用于控制第一位電容陣列與第二位電容陣列的電容切換，并根據比較信號產生N位數字輸出；其中，在第一位電容陣列中，電容值大于冗余電容的第一位電容由多個次電容組成，且每一個次電容的電容值小于冗余電容，其中冗余電容定義為單位電容和第一位電容陣列中多個第一位電容的電容值總和與最低位電容的電容值的2^(N-1)倍的差值。

附圖說明

圖1是根據本發明的實施方式的連續逼近暫存式模擬數字轉換器的示意圖。