[發明專利]具有偏移校準的模數轉換器

有效

• 申請號: 201710959513.9
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107959498B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 李宏星;M·C·W·科林;M·米克
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/46
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張鑫

本公開提供了具有偏移校準的模數轉換器。模數轉換器(ADC)電路包括誤差校正電路，用于校正ADC中的偏移漂移，例如逐次逼近寄存器(SAR)ADC?？梢詼p少偏移漂移，例如通過對模數轉換之后的偏移進行采樣，并且隨后基于采樣的偏移提供誤差校正信號。

技術領域

本公開涉及在模數轉換器(ADC)中提供誤差校正的系統和方法。

背景技術

某些模數轉換器(ADC)包括數模轉換器(DAC)，可以對模擬輸入 電壓進行采樣并提供數字輸出。ADC可用于各種應用，包括音頻和視頻錄 制、數字信號處理和科學儀器，包括雷達、溫度傳感器和光強度傳感器。

發明內容

模數轉換器(ADC)，如逐次逼近寄存器(SAR)ADC可遭受偏移漂 移。這種偏移漂移可是由于電容器不匹配漂移，比較器偏移漂移和基座效 應誤差。減少或最小化電容器失配漂移的某些方法可以包括動態元件匹配 和/或背景校準。減少或最小化比較器偏移漂移的某些方法可以包括在使用 比較器之前自動歸零比較器?；`差可能來自用于與開關電容器 DAC一起使用的一個或多個場效應晶體管(FET)開關的時鐘饋通或溝道 電荷注入，此處描述了用于減小或最小化這種基座誤差的方法。在高分辨 率、高精度SAR ADC中，將偏移漂移降低到SAR ADC的最低有效位(LSB) 的水平是非常困難的。本發明人已經認識到需要提供誤差校正信號，例如 減少SAR ADC的偏移漂移，例如降低SAR ADC輸出端的轉換誤差。

在一方面中，本公開可表征一種在模數轉換系統中提供誤差校正的方 法。該方法可包括采樣第一模擬信號，例如將第一附加誤差引入采樣的第 一模擬信號。該方法還可包括將所述采樣的第一模擬信號轉換為第一數字 值，例如將第二附加誤差引入第一數字值。該方法還可包括將所述第一數 字值提供給第一數字轉換器(DAC)。該方法還可包括將所述第一數字值轉 換為第二模擬信號，和第二模擬信號可包括第一模擬信號以及第一和第二附加誤差。該方法還可包括采樣所述第二模擬信號，例如將第三附加誤差 引入采樣的第二模擬信號。該方法還可包括將采樣的第二模擬信號轉換為 第二數字值，例如將第四附加誤差引入第二數字值。該方法還可包括例如 基于第一數字值和第二數字值之間的差異，提供數字誤差校正信號。第一 模數轉換器(ADC)可將采樣的第一模擬信號轉換為第一數字值并且第二 ADC可將采樣的第二模擬信號轉換為第二數字值。ADC可將采樣的第一 模擬信號轉換為第一數字值，將第一數字值存儲在寄存器中，然后將采樣 的第二模擬信號轉換為第二數字值。該方法還可包括數字濾波數字誤差校 正值。該方法還可包括將數字濾波的誤差校正值提供給第二DAC。該方法 還可包括將數字濾波的誤差校正值轉換為模擬誤差校正信號。該方法還可 包括將模擬誤差校正信號添加到采樣的第一模擬信號中。第一附加誤差和第三附加誤差可包括采樣基座效應的貢獻。

在一方面中，本公開可表征一種在模數轉換系統中提供誤差校正的方 法。該方法可包括采樣第一模擬信號到所述第一CDAC上，以將第一附加 誤差引入采樣的第一模擬信號。該方法還可包括將采樣的第一模擬信號轉 換為第一數字值，以將第二附加誤差引入第一數字值。該方法還可包括將 第一數字值存儲在所述第一CDAC中以產生第二模擬信號。該方法還可包 括采樣所述第二模擬信號，以將第三附加誤差引入采樣的第二模擬信號。 該方法還可包括將采樣的第二模擬信號轉換為第二數字值，以將第四附加 誤差引入第二數字值。該方法還可包括例如基于第一數字值和第二數字值 之間的差異，提供校正的數字值。該方法還可包括向第一CDAC的輸入提 供數字誤差校正值，以減少由采樣引入的附加誤差。該方法還可包括例如 基于第一模擬信號向第一數字值的轉換將第一CDAC的上部加載數字值， 然后使用第一CDAC的下部將第二模擬信號轉換為第二數字值。該方法還 可包括向第一CDAC的下部的輸入提供數字誤差校正值，以減少由采樣引 入的附加誤差。第二CDAC可耦合第一CDAC，并且可以使用第二CDAC 來執行將第二模擬信號轉換為第二數字值。該方法還可包括向第二CDAC 的輸入提供數字誤差校正值，以減少由采樣引入的附加誤差。第一附加誤 差和第三附加誤差可包括采樣基座效應的貢獻。