[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

本發明提供一種提高流水線模數轉換器輸出精度的方法及一種流水線模數轉換器，所述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，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，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。

技術領域

本發明涉及模數轉換技術領域，特別涉及一種提高流水線模數轉換器輸出精度的方法及一種模數轉換器。

背景技術

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明的具體實施方式提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

流水線模數轉換器由于兼具高速高精度特性，被廣泛應用于通信、雷達、醫療、儀器儀表、汽車電子等領域。隨著電子技術的不斷發展，對模數轉換器的速度、精度和功耗提出了更高的要求。

對開關電容式模數轉換器而言，實現寬帶寬和低功耗顯得越來越重要，因此需要盡量減小采樣電容的大小，但是電容的縮小勢必會增大失配誤差；同時，先進工藝下MOS管本征增益降低、電源電壓逐漸降低等因素影響高增益的運算放大器的設計，致使出現了有限增益誤差。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種提高流水線模數轉換器輸出精度的方法及一種模數轉換器。

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，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，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。

進一步地，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。

進一步地，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，找出影響所述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，若已測量過每個抖動電容的初始權重值，則進入步驟S27；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；

S27：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。