[發(fā)明專利]一種電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其自校準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710600456.5
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107437944B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂彬彬;魯文高;陳中建;張雅聰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(天津濱海)新一代信息技術(shù)研究院
• 主分類號: H03M1/40
• 分類號: H03M1/40
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

1.一種帶片內(nèi)數(shù)字自校準的電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括權(quán)重寄存器、電容型SAR ADC和校準單元；其中所述校準單元包括sigma-delta ADC、采樣保持電路、數(shù)字校準電路；

該采樣保持電路的輸入端經(jīng)第一校準控制開關(guān)與信號輸入端連接，該采樣電路的輸出端經(jīng)該sigma-delta ADC的輸入端連接，將采樣結(jié)果發(fā)送給該sigma-delta ADC，該sigma-delta ADC的輸出端與該數(shù)字校準電路連接，用于對該采樣結(jié)果進行量化并截取量化結(jié)果高n位得到D₁發(fā)送給該數(shù)字校準電路；

該電容型SAR ADC的比較器輸出端經(jīng)第二校準控制開關(guān)與該數(shù)字校準電路連接，用于將n位量化結(jié)果D₂發(fā)送給該數(shù)字校準電路；n為電容型SAR ADC的位數(shù)；

該數(shù)字校準電路與該權(quán)重寄存器連接，該數(shù)字校準電路用于根據(jù)D₁、D₂對該權(quán)重寄存器中的權(quán)重值進行更新；其中更新所述權(quán)重值的公式為：其中，W_i(old)為該權(quán)重寄存器中第i位當前的權(quán)重，W_j(old)為該權(quán)重寄存器中第j位當前的權(quán)重，W_j(new)為該權(quán)重寄存器中第j位更新后的權(quán)重，D_2i為D₂中第i位量化結(jié)果，D_2j為D₂中第j位量化結(jié)果，α為更新步長；

該權(quán)重寄存器與該電容型SAR ADC的比較器輸出端連接，用于存儲該SAR ADC中每一位電容的權(quán)重值，以及對該電容型SAR ADC輸出的n位量化結(jié)果D₂進行加權(quán)計算后輸出。

2.如權(quán)利要求1所述的電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)字校準電路用于根據(jù)D₂和該權(quán)重寄存器中當前的權(quán)重值計算D₂的加權(quán)值；然后將該加權(quán)值與D₁相減后得到一誤差error；然后利用更新步長α和該誤差error值對該權(quán)重寄存器中的權(quán)重值進行迭代更新。

3.如權(quán)利要求1所述的電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，α取值設(shè)定在1/2⁸LSB～1/2¹⁰LSB之間。

4.如權(quán)利要求1所述的電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該sigma-delta ADC為有效位數(shù)高于n的基于2階1比特開關(guān)電容采樣sigma-delta調(diào)制器的sigma-delta ADC。

5.一種帶片內(nèi)數(shù)字自校準的電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器的自校準方法，其步驟包括：

1)在校準模式下，sigma-delta ADC和電容型SAR ADC對同一信號同時進行采樣；然后該sigma-delta ADC的輸出端對采樣結(jié)果進行量化并截取量化結(jié)果高n位得到D₁發(fā)送給該數(shù)字校準電路，該電容型SAR ADC對采樣結(jié)果進行量化得到的n位量化結(jié)果D₂發(fā)送給該數(shù)字校準電路；n為電容型SAR ADC的位數(shù)；該數(shù)字校準電路根據(jù)D₁、D₂對權(quán)重寄存器中的權(quán)重值進行更新；每次迭代更新后的權(quán)重值存儲在該權(quán)重寄存器中；其中更新所述權(quán)重值的公式為：其中，W_i(old)為該權(quán)重寄存器中第i位當前的權(quán)重，W_j(old)為該權(quán)重寄存器中第j位當前的權(quán)重，W_j(new)為該權(quán)重寄存器中第j位更新后的權(quán)重，D_2i為D₂中第i位量化結(jié)果，D_2j為D₂中第j位量化結(jié)果，α為更新步長；

2)在非校準模式下，電容型SAR ADC對輸入信號進行采樣，然后對采樣結(jié)果進行量化得到的n位量化結(jié)果發(fā)送給該權(quán)重寄存器；然后改權(quán)重寄存器根據(jù)存儲的權(quán)重值對該n位量化結(jié)果進行加權(quán)計算后輸出。