[發(fā)明專利]一種能提高電阻電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器線性度的電容排序方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710072633.7 | 申請日: | 2017-02-10 |
| 公開(公告)號: | CN106877869B | 公開(公告)日: | 2020-01-14 |
| 發(fā)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 |
| 地址: | 611731 四川省成*** | 國省代碼: | 四川;51 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 提高 電阻 電容 逐次 逼近 轉(zhuǎn)換器 線性 排序 方法 | ||
該發(fā)明公開了一種能提高電阻電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器線性度的電容排序方法,屬于逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(fā)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(tǒng)依賴校正算法來提高線性度的校正方法相比,具有結(jié)構更簡單、占用芯片面積更小、更容易在片上實現(xiàn)的效果。
技術領域
本發(fā)明涉及一種逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)換器。
背景技術
近年來,信息技術的發(fā)展帶動了便攜式醫(yī)學儀器、通信產(chǎn)業(yè)、安防安檢系統(tǒng)、高性能計算、生物醫(yī)學、數(shù)字信號處理等技術的飛速發(fā)展,導致雷達、通信、電子對抗、航天航空、測控、地震、醫(yī)療、儀器儀表等電子設備對高精度、低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的需求量與日俱增。ADC將真實世界的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,一個完整的數(shù)字信息系統(tǒng)必須包含作為模擬和數(shù)字世界接口的ADC和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),其中位于輸入端的ADC的性能對設備的穩(wěn)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(shù)轉(zhuǎn)換器領域?qū)ξ覈鴮嵭谐隹诠苤疲裕芯烤哂凶灾髦R產(chǎn)權的高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片,打破歐美發(fā)達國家對此類產(chǎn)品的禁運,在掌握高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片設計技術的同時帶動其他相關技術領域的發(fā)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(shù)轉(zhuǎn)換器(Flash ADC)、流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(PipelineADC)、過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ΣΔADC)以及逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SAR ADC)。品質(zhì)因數(shù)(FOM)表示 ADC每步轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)換器有多種不同的類型,需根據(jù)系統(tǒng)需求來選擇不同的結(jié)構。高精度逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器常采用混和電阻電容結(jié)構,在混和電阻電容結(jié)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(jié)構以及三電平二進制電容結(jié)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(yōu)點是沒有浮空節(jié)點,線性度好,能提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)特性,因此,混合電阻電容結(jié)構常用于14位以上的高精度逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器中。以14位混合電阻電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(xiàn)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;
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