[發明專利]提高流水線模數轉換器輸出精度的方法及模數轉換器

有效

• 申請號: 201710743591.5
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107579740B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 李福樂;王成偉;賈雯;王志華
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: H03M1/18
• 分類號: H03M1/18;H03M1/12
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 鄭海威;曾昭毅

1.一種提高流水線模數轉換器輸出精度的方法，流水線模數轉換器中包括多個串聯的級電路，每個級電路設置有余差放大電路及子模數轉換器，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：在第一級級電路中增加校準模塊，所述校準模塊包括開關電容陣列，所述開關電容陣列中包括至少一抖動電容；

S2：在所述級電路輸入信號為零時，通過將采樣電容及抖動電容皆先后接差分參考電壓Vrp和差分參考電壓Vrn來對所述余差放大電路中每個采樣電容及每個抖動電容的初始權重值進行測量和存儲；

S3：利用每個采樣電容的初始權重值來校準所述級電路輸出的數字信號，利用每個抖動電容的初始權重值在數字域完成去抖動處理，完成前臺校準過程；

其中，所述開關電容陣列包括奇數個抖動電容，所述余差放大電路包括2N個采樣電容，所述級電路中包括2N+1個單位電容，步驟S2包括以下步驟：

S21：所述級電路輸入信號為零時，找出影響余差電壓跳變電壓的一個采樣電容，其余N個單位電容接差分參考電壓Vrp，另外N個單位電容接差分參考電壓Vrn；

S22：對所述一個采樣電容的初始權重值進行測量；

S23：判斷是否測量過每個采樣電容的初始權重值，若已測量過每個采樣電容的初始權重值，則進入步驟S24；若未測量過每個采樣電容的初始權重值，則返回步驟S21；

S24：所述級電路輸入信號為零時，N個采樣電容接差分參考電壓Vrp，另外N個采樣電容接差分參考電壓Vrn，所述開關電容陣列中的(N-1)/2個抖動電容接Vrp，另外(N-1)/2個抖動電容接Vrn；

S25：測量所述開關電容陣列中的沒有接Vrp或Vrn的一個抖動電容的初始權重；

S26：判斷是否測量過所述開關電容陣列中每個抖動電容的初始權重值，若未測量過每個抖動電容C1-C7的初始權重值，則返回步驟S24。

2.如權利要求1所述的提高流水線模數轉換器輸出精度的方法，其特征在于，所述余差放大電路中每個采樣電容及所述開關電容陣列的容值均為單位電容。

3.如權利要求2所述的提高流水線模數轉換器輸出精度的方法，其特征在于，所述方法還包括：

若已測量過每個抖動電容的初始權重值，以開關電容陣列中的一部分電容作為基準電容，記錄下每個抖動電容及每個采樣電容與所述基準電容的權重比例，以用于后臺校準。

4.如權利要求3所述的提高流水線模數轉換器輸出精度的方法，其特征在于，步驟S23及步驟26中，對每個采樣電容及抖動電容的初始權重分別進行多次測量，然后求取每個采樣電容及抖動電容的初始權重值的平均值。

5.如權利要求3所述的提高流水線模數轉換器輸出精度的方法，其特征在于，在步驟S3之后還包括以下步驟：

S4：所述校準模塊利用開關電容陣列為其所在的級電路提供抖動信號；

S5：在所述級電路中加入有效樣本判斷電路，若所述級電路輸入信號落入校準區間內，則所述輸入信號為有效轉換樣本，所述余差放大電路對應所述有效轉換樣本輸出校準余差電壓；

S6：根據所述校準余差電壓，利用后臺校準技術，跟蹤并存儲每個抖動電容及采樣電容的權重值變化，得到每個抖動電容及每個采樣電容的實時權重值；

S7：利用每個采樣電容的實時權重值來實時校準所述級電路輸出的數字信號，利用每個抖動電容的實時權重值在數字域完成去抖動處理，實現后臺校準的效果。

6.如權利要求5所述的提高流水線模數轉換器輸出精度的方法，其特征在于，

在步驟S4中，在所述余差放大電路與所述子模數轉換器分別輸入所述抖動信號，以保證所述余差放大電路輸出余差電壓范圍為[-V_ref,V_ref]，其中，Vref＝Vrp-Vrn；

在步驟S5中，所述有效樣本判斷電路設置于所述子模數轉換器中。