[發(fā)明專利]電容陣列、SAR型模數(shù)轉(zhuǎn)換器及電容校準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011164059.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112332843B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李振國;侯佳力;唐曉柯;胡毅;甘杰;尹蕓婷;張帆
• 申請（專利權(quán)）人: 北京智芯微電子科技有限公司;國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團有限公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/46;H03M1/66
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，提供一種電容陣列、SAR型模數(shù)轉(zhuǎn)換器及電容校準方法，所述電容陣列包括低段電容陣列、高段電容陣列、縮放電容和輔助電容陣列；所述低段電容陣列中各電容的一端均連接縮放電容的一端，所述高段電容陣列中各電容的一端均連接縮放電容的另一端；所述低段電容陣列和高段電容陣列中各電容的另一端通過與該電容對應的第一多路選擇開關(guān)選擇接參考電壓或接地；所述輔助電容陣列中各電容的一端通過與該電容對應的第二多路選擇開關(guān)選擇接參考電壓或接地。本發(fā)明通過增加輔助電容陣列，在校準的過程中隨機向主電容陣列中加入“擾動”，避免低位電容的誤差向高位逐步累積，提高了對電容的校準精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電容陣列、一種SAR型模數(shù)轉(zhuǎn)換器及一種電容校準方法。

背景技術(shù)

逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括逐次逼近寄存器(Successive ApproximationRegister，簡稱SAR)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和比較器，其中數(shù)模轉(zhuǎn)換電路包括電容之間相互并聯(lián)的電容陣列，根據(jù)電容陣列中每位電容的當前接入狀態(tài)輸出對應的模擬量。電容陣列主要有兩個作用：首先是根據(jù)設(shè)計的開關(guān)時序，按照比較器輸出結(jié)果和逐次逼近邏輯依次進行二進制搜索，得出模擬輸入的量化數(shù)字碼；其次是作為采樣保持電路的一部分，保持自舉開關(guān)采樣到的輸入電平。逐次逼近寄存器控制電容陣列中每位電容的接入狀態(tài)，比較器對數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出的模擬量與采樣獲得的輸入信號進行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出數(shù)字量。通常，電容陣列中的電容從高位到低位依次接入電路，所獲得的所有數(shù)字量的組合即為逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出結(jié)果/輸出信號。電容陣列中低位電容的偏差，不會造成逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的性能下降，但需要對高位電容進行校準。

傳統(tǒng)的電容校準方法如下：從高位電容中的最低位電容開始校準，然后依次根據(jù)低位電容的校準結(jié)果來校準高位電容。以校準高位電容C9～C12為例，首先根據(jù)低位電容C1～C8來校準電容C9，然后根據(jù)電容C1～C9來校準電容C10，以此類推，直到對電容C12進行校準。可見，高位電容的校準值只與較其低位的電容值/電容權(quán)重有關(guān)，一旦在校準某一位電容時引入誤差，低位的誤差會逐次向高位累積，從而使得高位電容在校準時出現(xiàn)很大的誤差，導致校準結(jié)果不準確。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種電容陣列、SAR型模數(shù)轉(zhuǎn)換器及電容校準方法，能夠?qū)﹄娙蓐嚵兄械碾娙葸M行更加精確地校準。

為達到上述目的，本發(fā)明一方面提供一種電容陣列，包括：低段電容陣列、高段電容陣列和縮放電容；所述低段電容陣列中的各電容根據(jù)電容權(quán)重大小以2的n次冪的方式依次排列；其中，n為非負整數(shù)；所述低段電容陣列中各電容的一端均連接所述縮放電容的一端，所述高段電容陣列中各電容的一端均連接所述縮放電容的另一端；所述低段電容陣列和所述高段電容陣列中各電容的另一端通過與該電容對應的第一多路選擇開關(guān)選擇接參考電壓或接地；還包括：輔助電容陣列；

所述輔助電容陣列中各電容的一端通過與該電容對應的第二多路選擇開關(guān)選擇接所述參考電壓或接地，所述輔助電容陣列中各電容的另一端均連接所述縮放電容的另一端。

優(yōu)選地，所述輔助電容陣列中的各電容根據(jù)電容權(quán)重大小以2的m次冪的方式依次排列；其中，m為非負整數(shù)。

進一步地，所述輔助電容陣列還包括補位電容；所述補位電容的權(quán)重等于所述輔助電容陣列中最低位電容的權(quán)重；所述補位電容并聯(lián)于所述輔助電容陣列中最低位電容的低端。

進一步地，所述高段電容陣列中的每一位電容均由權(quán)重相等的兩位并聯(lián)子電容組成，該兩位子電容的權(quán)重之和等于該位電容的權(quán)重。

優(yōu)選地，所述低段電容陣列中最低位電容的電容值為所述輔助電容陣列中最低位電容的電容值的4～8倍。

進一步地，還包括：

開關(guān)控制模塊，用于控制每個所述第二多路選擇開關(guān)的連接狀態(tài)，以使所述輔助電容陣列中各電容的一端接所述參考電壓或接地。