[發明專利]一種pipelined SAR ADC電容失配和增益誤差的數字后臺校準方法

有效

• 申請號: 202010165223.9
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111654285B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 吳建輝;張力振;孫志偉;魏曉彤;李紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種pipelined SAR ADC電容失配和增益誤差的數字后臺校準方法，其特征在于，整體的pipelined SAR ADC包括第一級SAR ADC和第二級SAR ADC，工作流程具體如下：

步驟1，在第一級SAR ADC采樣階段，采用第一級電容陣列中的五個電容下極板對模擬輸入信號進行采樣；

步驟2，采樣結束后，第一級SAR ADC采用基于共模電壓的開關算法進行SAR轉換，將采樣到的輸入信號轉換成5bit的數字碼D_Fi，其中，D_Fi＝±1，且1≤i≤5；

步驟3，第一級SAR ADC轉換結束后進入檢測與切換相位，在該相位，數字邏輯通過檢測第一級量化出來的5bit數字碼，然后產生相應的控制信號以及偽隨機信號PN去控制第一級的開關陣列往對應的參考電壓撥動，從而將電容失配值注入到第一級余量電壓中；

步驟4，進行第二級SAR ADC的采樣，采樣完成之后，進行第二級SAR轉換，量化出來7bit數字碼D_St，其中，D_St＝±1，且1≤t≤7；

步驟5，在數字域將第二級的量化結果和偽隨機信號PN進行相關操作，再進行大量的累加取平均，進而提取出電容失配值和級間運放的增益誤差；

步驟6，在SAR轉換的同時，利用之前提取出來的已知誤差值實時的在數字域重構模擬輸入信號。

2.根據權利要求1所述的一種pipelined SAR ADC電容失配和增益誤差的數字后臺校準方法，其特征在于：根據檢測結果和偽隨機數對第一級開關陣列進行切換從而實現隨機注入，具體如下：

當數字檢測器檢測到第一級的5bit數字碼中第i位的數字碼和其更低權重的所有數字碼都不同時，就會產生一個控制信號C_oni，其中，C_oni＝1或0，去控制連接第j，其中，i≤j≤5位電容下極板的開關，同時結合偽隨機信號PN決定開關是撥到共模電壓還是保持原來的狀態不變；具體有兩種情況PN＝1或PN＝-1：當PN＝1時，第j，其中，i≤j≤5位的開關全部復位到共模電壓，從而將電容失配值注入到第一級的余量電壓中；當PN＝-1時，無需進行任何操作，所有連接電容下極板的開關都保持原來的狀態。

3.根據權利要求1所述的一種pipelined SAR ADC電容失配和增益誤差的數字后臺校準方法，其特征在于：數字檢測器單元主要包括一些基本的組合邏輯，利用第一級SAR ADC的轉換結果生成控制信號C_oni，其中，C_oni＝1或0，從而控制第一級SAR ADC 的數字邏輯單元切換電容下極板的開關，組合邏輯的實現可用如下公式表示：

其中X_ori表示D_Fi和D_F(i+1)的異或，當C_oni＝1時，電容失配E_Fi在DAS相位被注入，誤差項E_Fi表示電容C_Fi的實際權重與校準參考之間的差值，當G_on＝1時，C_F5的整個電容值被注入到第一級的余量電壓中。