[發(fā)明專利]用于具有減小的電容器陣列DAC的SAR ADC中的偏移校正的方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880056540.8
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111052612A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設計）人: A·溫耶;I·洛肯
• 申請（專利權）人: 微芯片技術股份有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/46
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳斌

差分逐次逼近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)中的偏移校正用電容器減小的數模轉換器(DAC)拓撲實現，以實現偏移校正，而無需專用補償DAC。這消除了附加的模擬電路和芯片面積。為了執(zhí)行偏移校正，差分SAR ADC將其輸入耦合到一起以產生偏移電壓，將偏移電壓轉換成其數字表示，將偏移電壓的數字表示存儲在偏移寄存器中，并且通過利用由存儲在偏移寄存器中的數字表示控制的電容器減小的陣列DAC產生偏移補償電壓來校正偏移電壓。數字表示控制與差分SAR ADC的最低有效位(LSB)相關聯的減小電容器陣列DAC的參考電壓縮放。

相關專利申請

本申請要求2017年10月30日提交的題名為“Method for Offset Correction inSAR ADC with Reduced Capacitor Array DAC”由Anders Vinje和Ivar共同擁有的美國臨時專利申請序列號62/578,608的優(yōu)先權；并且據此以引用方式并入本文以用于所有目的。

技術領域

本公開涉及模數轉換器(ADC)，并且更具體地講，涉及具有減小的電容器陣列數模轉換(DAC)的逐次逼近寄存器(SAR)ADC中的偏移校正。

背景技術

逐次逼近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)是一種類型的模數轉換器，其通過執(zhí)行二進制搜索以收斂到模擬波形所獲取的每個樣本的最接近量化水平，然后提供其數字表示來將連續(xù)的模擬波形轉換為離散的數字表示。SAR ADC是最受歡迎的ADC架構之一，并且可用于例如微控制器中。

通常，期望ADC進行無偏移測量。用于偏移校準的方法包括后處理中的數字偏移校正，使用偏移補償比較器的模擬偏移校正，以及使用專用補償數模轉換器(DAC)的混合數字/模擬偏移校正。數字校正是最簡單的，但具有基本限制，因為它限制了ADC的信號范圍。因此，使用偏移補償比較器的模擬校正或使用專用校正DAC的混合校正被廣泛使用，但顯著增加了電路復雜性。

用于偏移校準的一些解決方案包括后處理中的數字偏移校正，使用偏移補償比較器的模擬偏移校正，以及使用專用補償DAC的混合數字/模擬偏移校正。數字校正可能是簡單的，但可能具有基本的限制，因為數字校正限制了ADC的信號范圍。使用偏移補償比較器的模擬校正或使用專用校正DAC的混合校正可以被使用，但這些方法可顯著增加電路復雜性。

圖1示出了執(zhí)行偏移校正的三種現有技術方法。圖1(a)示出了用于數字偏移校正的電路。數字偏移校正在后處理輸出數據時是最簡單的方法，但它限制了 ADC的范圍，因為它使整個ADC傳遞函數漂移，從而改變了其飽和極限。它可以包括測量偏移并在后處理中對其進行數字補償。

圖1(b)示出了用于模擬偏移校正的電路。使用偏移補償比較器的完全模擬偏移校正解決了上述數字偏移校正方法的問題，并且還普遍用于例如微控制器的 SAR ADC中。模擬校正不限制ADC的范圍。這可在具有額外時鐘周期的后臺進行。然而，它顯著增加了比較器的復雜性，通常大大增大了其集成電路面積。

圖1(c)示出了用于混合模擬/數字偏移校正的電路。該方法使用具有獨立的校正DAC的混合(模擬/數字)校正，因此可在測量和存儲偏移之后減去偏移量。這也不限制ADC的范圍，但由于需要專用校正DAC，因此增加了顯著的復雜性。混合校正可以包括測量偏移并使用校正DAC在模擬域中進行補償。

發(fā)明內容

因此，需要一種用于SAR ADC的混合模擬/數字校正方法和裝置，該方法和裝置利用電容器減小的DAC拓撲來提供偏移校正而不需要專用補償DAC。