[發(fā)明專利]高精度電荷域流水線ADC的電容適配誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711105797.1
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107863962B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于宗光;陳珍海;魏敬和;鄒家軒;呂海江;錢宏文;程文娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專利服務(wù)中心 32002
• 代理人: 楊立秋

本發(fā)明涉及一種誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)，尤其是一種高精度電荷域流水線ADC的電容適配誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)，屬于微電子的技術(shù)領(lǐng)域。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述高精度電荷域流水線ADC的電容適配誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括電荷域流水線ADC電路，所述電荷域流水線ADC電路包括采樣保持電路以及N級子級電路，與采樣保持電路連接的子級電路為第一級子級電路，第一級子級電路與其余的子級電路依次串接；還包括誤差比較器、檢測處理電路、校準(zhǔn)控制器、校準(zhǔn)模式控電路、M位調(diào)整寄存器陣列以及基準(zhǔn)電壓電壓調(diào)整電路陣列；本發(fā)明能對電容適配誤差進(jìn)行高精度校準(zhǔn)，提高電荷域流水線轉(zhuǎn)換器的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)，尤其是一種高精度電荷域流水線ADC的電容適配誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)，屬于微電子的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)的數(shù)字化和集成化是必然趨勢。然而現(xiàn)實(shí)中的信號大都是連續(xù)變化的模擬量，需經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號方可輸入到數(shù)字系統(tǒng)中進(jìn)行處理和控制，因而模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）在未來的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是不可或缺的組成部分。在寬帶通信、數(shù)字高清電視和雷達(dá)等應(yīng)用領(lǐng)域，系統(tǒng)要求模數(shù)轉(zhuǎn)換器同時(shí)具有非常高的采樣速率和分辨率。這些應(yīng)用領(lǐng)域的便攜式終端產(chǎn)品對于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求不僅要高采樣速率和高分辨率，其功耗還應(yīng)該最小化。

目前，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高采樣速率和高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)為流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。流水線結(jié)構(gòu)是一種多級的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，每一級使用低精度的基本結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入信號經(jīng)過一級級的處理，最后由每級的結(jié)果組合生成高精度的輸出。其基本思想就是把總體上要求的轉(zhuǎn)換精度平均分配到每一級,每一級的轉(zhuǎn)換結(jié)果合并在一起可以得到最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果。由于流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在速度、功耗和芯片面積上實(shí)現(xiàn)最好的折中，因此在實(shí)現(xiàn)較高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)仍然能保持較高的速度和較低的功耗。

現(xiàn)有比較成熟的實(shí)現(xiàn)流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方式是基于開關(guān)電容技術(shù)的流水線結(jié)構(gòu)。基于該技術(shù)的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器中采樣保持電路和各個(gè)子級電路的工作也都必須使用高增益和寬帶寬的運(yùn)算放大器。這些高增益和寬帶寬運(yùn)算放大器的使用限制了開關(guān)電容流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的速度和精度，成為該類模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能提高的主要限制瓶頸，并且精度不變的情況下模數(shù)轉(zhuǎn)換器功耗水平隨速度的提高呈直線上升趨勢。要降低基于開關(guān)電容電路的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗水平，最直接的方法就是減少或者消去高增益和超寬帶寬的運(yùn)算放大器的使用。

電荷域流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器就是一種不使用高增益和超寬帶寬的運(yùn)算放大器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有低功耗特性同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)高速度和高精度。電荷域流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用電荷域信號處理技術(shù)。電路中，信號以電荷包的形式表示，電荷包的大小代表不同大小的信號量，不同大小的電荷包在不同存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)間的存儲(chǔ)、傳輸、加/減、比較等處理實(shí)現(xiàn)信號處理功能。通過采用周期性的時(shí)鐘來驅(qū)動(dòng)控制不同大小的電荷包在不同存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)間的信號處理便可以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。而電荷包信號的處理依賴于電荷存儲(chǔ)電容，因此電容匹配精度對于保證電荷域ADC的精度至關(guān)重要。因此為提升電荷域流水線ADC的精度，其電容失配誤差需要進(jìn)行高精度校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種高精度電荷域流水線ADC的電容適配誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)，其能對電容適配誤差進(jìn)行高精度校準(zhǔn)，提高電荷域流水線轉(zhuǎn)換器的性能。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述高精度電荷域流水線ADC的電容適配誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括電荷域流水線ADC電路，所述電荷域流水線ADC電路包括采樣保持電路以及N級子級電路，與采樣保持電路連接的子級電路為第一級子級電路，第一級子級電路與其余的子級電路依次串接；

還包括誤差比較器、檢測處理電路、校準(zhǔn)控制器、校準(zhǔn)模式控電路、M位調(diào)整寄存器陣列以及基準(zhǔn)電壓電壓調(diào)整電路陣列；