[發明專利]折疊插值模數轉換器的自校準系統及方法

有效

• 申請號: 201710670794.6
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107508598B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 張北辰;劉力源;吳南健
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種折疊插值模數轉換器的自校準系統，包括：折疊插值模數轉換器，包括：M級模數轉換單元，每一級模數轉換單元包括至少一個預放大器折疊插值電路及比較器，其中，M≥1；以及校準模塊，包括：數字邏輯控制電路，用于將折疊插值模數轉換器的輸入電壓切換為校準電壓，并根據所述校準電壓選擇待校準的預放大器；及數模轉換器，用于根據折疊插值模數轉換器的輸出調整輸入預放大器的補償電壓，從而實現折疊插值模數轉換器的自校準。本公開還提供了一種折疊插值模數轉換器的自校準方法。本公開自校準系統及方法，避免了折疊插值模數轉換器中的預放大器電壓失調造成模數轉換器性能惡化，提高了折疊插值模數轉換器的精度。

技術領域

本公開涉及模擬信號數字信號轉換領域，主要是模數轉換器，尤其涉及一種折疊插值模數轉換器的自校準系統及方法，適用于需要在模數轉換器使用同時對精度有較高要求的場合。

背景技術

模數轉換器是信號處理過程中，模擬電路部分和數字電路部分的接口電路。在不同的應用場合，對于模數轉換器的速度精度等設計參數都有一定的要求。

折疊插值模數轉換器是快閃型模數轉換器的改進版，基于單級或多級折疊器的分別量化，實現極快速的轉換過程。折疊插值模數轉換器不僅繼承了快閃型模數轉換器的高速優點，同時還降低了比較器的數量，節約了功耗面積，也提高了分辨率。由于使用了多個折疊電路的預放大器與一組參考電壓輸入，失調電壓嚴重限制了折疊插值模數轉換器的精度。因此，要得到較高精度的設計，必須對折疊插值模數轉換器必須進行校準。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本公開提供了一種折疊插值模數轉換器的自校準系統及方法，實現了折疊插值模數轉換器的自校準，避免了折疊插值模數轉換器中的預放大器電壓失調造成模數轉換器性能惡化，提高了折疊插值模數轉換器的精度。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種折疊插值模數轉換器的自校準系統，包括：折疊插值模數轉換器，包括：M級模數轉換單元，每一級模數轉換單元包括至少一個預放大器折疊插值電路及比較器，其中，M≥1；以及校準模塊，包括：數字邏輯控制電路，用于將折疊插值模數轉換器的輸入電壓切換為校準電壓，并根據所述校準電壓選擇待校準的預放大器；及數模轉換器，用于根據折疊插值模數轉換器的輸出調整輸入預放大器的補償電壓，從而實現折疊插值模數轉換器的自校準。

在本公開的一些實施例中，所述校準模塊根據折疊插值模數轉換器中的比較器輸出的極性，對輸入預放大器的補償電壓進行正向或反向調整。

在本公開的一些實施例中，所述校準電壓與所述折疊插值模數轉換器的參考電壓相同。

在本公開的一些實施例中，校準參數為折疊插值模數轉換器的預放大器的輸入失調電壓。

在本公開的一些實施例中，所述校準模塊用于對所述折疊插值模數轉換器進行單級校準，即對進行單級校準的這一級模數轉換單元中的所有預放大器依次進行校準并多次循環達到收斂；或所述校準模塊用于對所述折疊插值模數轉換器進行多級校準，即選擇前若干級進行校準，并進行多次循環達到收斂。

在本公開的一些實施例中，在對折疊插值模數轉換器的單個預放大器校準時，采用二分查找的方式對所述補償電壓進行逼近，對于一N比特的數字補償電壓，采用N個校準循環得到補償值。

在本公開的一些實施例中，所述補償電壓通過所述數模轉換器在待校準的預放大器的輸出端進行補償，N比特的數字補償電壓控制一N比特的數模轉換器。

在本公開的一些實施例中，所述校準模塊還包括：存儲器單元，用于存儲校準結果，并根據校準狀態進行更新。

在本公開的一些實施例中，選擇一第一校準電壓校準完一預放大器后，通過數字邏輯控制電路，選擇一第二校準電壓進行下一預放大器的校準，最終完成所有需校準預放大器的校準。