[發明專利]一種能提高電阻電容型逐次逼近模數轉換器線性度的電容排序方法

有效

• 申請號: 201710072633.7
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106877869B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 樊華;李大剛;胡達千;岑遠軍;蘇華英
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38
• 代理公司: 51203 電子科技大學專利中心
• 代理人: 張楊

該發明公開了一種能提高電阻電容型逐次逼近模數轉換器線性度的電容排序方法，屬于逐次逼近模數轉換器，應用于微電子學與固體電子學領域的高速高精度模數轉換器。該方法不需要引入任何校正算法，只需要對電容進行排序和重構。本發明提出的電容排序方法可避免電容失配在同一碼字的誤差進行累加，因此，與傳統依賴校正算法來提高線性度的校正方法相比，具有結構更簡單、占用芯片面積更小、更容易在片上實現的效果。

技術領域

本發明涉及一種逐次逼近模數轉換器，應用于微電子學與固體電子學領域的高速高精度模數轉換器。

背景技術

近年來，信息技術的發展帶動了便攜式醫學儀器、通信產業、安防安檢系統、高性能計算、生物醫學、數字信號處理等技術的飛速發展，導致雷達、通信、電子對抗、航天航空、測控、地震、醫療、儀器儀表等電子設備對高精度、低功耗的模數轉換器(ADC)的需求量與日俱增。ADC將真實世界的模擬信號轉換成數字信號，一個完整的數字信息系統必須包含作為模擬和數字世界接口的ADC和數模轉換器(DAC)，其中位于輸入端的ADC的性能對設備的穩定性、可靠性和持久性都有極大的影響。美國在高速、高精度模數轉換器領域對我國實行出口管制，所以，研究具有自主知識產權的高性能模數轉換器芯片，打破歐美發達國家對此類產品的禁運，在掌握高性能模數轉換器芯片設計技術的同時帶動其他相關技術領域的發展，是一項迫切、重要且有意義的工作。

ADC一般分為全并行模數轉換器(Flash ADC)、流水線模數轉換器(PipelineADC)、過采樣模數轉換器(ΣΔADC)以及逐次逼近模數轉換器(SAR ADC)。品質因數(FOM)表示 ADC每步轉換需要的能量，是衡量ADC設計水平的重要指標。

逐次逼近模數轉換器有多種不同的類型，需根據系統需求來選擇不同的結構。高精度逐次逼近模數轉換器常采用混和電阻電容結構，在混和電阻電容結構中，采用電阻和電容兩種元件，高位DAC和低位DAC分別由二進制電容陣列和電阻串構成，因此，總電容值比同等精度的二進制電容結構以及三電平二進制電容結構都小，有效減小了電容陣列的面積，面積變小，速度變快。混合電阻電容型的優點是沒有浮空節點，線性度好，能提高模數轉換器的靜態特性，因此，混合電阻電容結構常用于14位以上的高精度逐次逼近模數轉換器中。以14位混合電阻電容型逐次逼近模數轉換器為例，如圖1所示，假設14位混合電阻電容型逐次逼近模數轉換器由高6位電容DAC和低8位電阻DAC構成，高6位電容DAC一共包含64個單位電容。

總體來說，由于受目前工藝條件限制，電容不能滿足14位的匹配精度，因此，利用校正技術來克服工藝缺陷在高精度ADC設計中必不可少。如何在片上實現高效的電容失配校正技術，是超高精度ADC的設計必須面臨的一個難題。

電容失配校正技術通常采用以下三種設計方案；