[發(fā)明專利]一種pipelined SAR ADC電容失配和級間增益誤差的后臺校準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911035667.4
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110971235B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設計）人: 吳建輝;張力振;李紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種用于修正pipelined SAR ADC中電容失配和級間增益誤差的后臺校準方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、采用下極板對輸入信號進行采樣；

步驟2、采樣完成后，第一級SAR ADC開始轉(zhuǎn)換；利用第一級SAR ADC中的比較器，該比較器稱為第二比較器，對電容陣列的上極板電壓進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果，將電容陣列的下極板撥到相應的參考電壓；

步驟3、在第一級SAR ADC轉(zhuǎn)換的同時，將連接兩級SAR ADC的級間運算放大器復用為另一個額外的比較器，該比較器稱為第一比較器；該級間運算放大器具有兩種工作模式：在第一級SAR ADC轉(zhuǎn)換期間，該級間運算放大器工作為一個比較器；在放大相位期間，該級間運算放大器工作為一個放大器，對第一級SAR ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束后電容陣列的上極板的余量電壓進行放大；

步驟4、利用噪聲量化器技術，檢測第一級SAR ADC中電容陣列上的余量電壓是否處于兩個比較器的閾值范圍內(nèi)；當余量電壓被檢測到處于兩個比較器的閾值范圍內(nèi)時，那么第一級SAR ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)束，然后將偽隨機序列PN信號注入到電容陣列的上極板上；隨后PN信號隨著余量電壓一起被級間運算放大器放大增益倍；

步驟5、在級間運算放大器進行放大的同時，第二級SAR ADC對放大后的余量電壓進行采樣；采樣結(jié)束后，第二級SAR ADC開始進行轉(zhuǎn)換，得到量化的數(shù)字輸出碼；

步驟6、對第二級SAR ADC的數(shù)字輸出碼與注入的偽隨機序列PN信號進行乘法操作，再將乘法的結(jié)果進行累加取平均之后，電容失配和級間運放增益誤差被提取出來；

步驟7、在pipelined SAR ADC轉(zhuǎn)換時，使用之前步驟6提取出來的已知電容失配和級間運放增益誤差在數(shù)字域重構模擬輸入信號。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于修正pipelined SAR ADC中電容失配和級間增益誤差的后臺校準方法，其特征在于，所述噪聲量化器技術是檢測電容陣列的上極板電壓是否處于第一級SAR ADC中的兩個比較器閾值范圍內(nèi)；噪聲量化器主要工作在第一級SAR ADC的轉(zhuǎn)換相位，具體步驟為：

步驟（1）、將連接兩級SAR ADC的級間運算放大器復用為第一比較器，和第一級SAR ADC中的第二比較器同時對一個余量電壓進行比較，相當于一個余量電壓同時被比較兩次；

步驟（2）、假如兩次比較結(jié)果相同，那么就將比較結(jié)果傳輸?shù)降谝患壍腟AR邏輯電路，進行SAR轉(zhuǎn)換；假如兩次比較結(jié)果不同，說明電容陣列的上極板的余量電壓處于第一級SARADC中的兩個比較器的閾值范圍內(nèi)；此時，第一級SAR ADC的轉(zhuǎn)換就提前結(jié)束了，然后將偽隨機序列PN信號注入到電容陣列的上極板，隨后執(zhí)行后續(xù)的數(shù)字校準方法。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于修正pipelined SAR ADC中電容失配和級間增益誤差的后臺校準方法，其特征在于，偽隨機序列PN信號注入步驟如下：

步驟A、偽隨機序列PN信號是由+1和-1兩種數(shù)隨機組成的序列，每次PN注入只會隨機注入序列中的一個數(shù)；

步驟B、當在第一級SAR ADC的第i位轉(zhuǎn)換時噪聲量化器檢測到余量電壓處于第一級SARADC中的兩個比較器閾值范圍內(nèi)，SAR ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束；假如注入的PN信號為+1，那么將第一級SAR ADC中電容陣列的第i位電容的下極板連接到正參考電壓，將第i位以后所有的電容陣列的下極板連接到負參考電壓；假如注入的PN信號為-1，那么將第一級SAR ADC中電容陣列的第i位電容的下極板連接到負參考電壓，將第i位以后所有的電容陣列的下極板連接到正參考電壓。