[發明專利]一種流水線逐次逼近型ADC位權后臺校準系統和方法

有效

• 申請號: 202011175318.5
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112003620B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 孫杰;陳超;劉偉強;王成華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

本發明公開了一種流水線逐次逼近型ADC位權后臺校準系統，包括第一級SAR ADC電路和第二級SAR ADC電路；第一級SAR ADC電路包括輔DAC、主DAC、比較器、SAR邏輯模塊、偽隨機信號發生器和判決邏輯模塊；輔DAC的輸出端與比較器的輸入端連接，對輸入信號進行量化，得到第一級SAR的數字輸出碼D_OUT1；SAR邏輯模塊對輔DAC的余量信息作一次額外比較得到D₀；判決邏輯模塊將D_OUT1和D₀編譯后輸出D_PN，作為主DAC的輸入，由主DAC產生全范圍偽隨機信號（PN）注入窗口。本發明能夠實現全范圍的PN信號注入，從而提升其算法收斂速度，并保證放大器輸出信號不超出下一級SAR ADC的量化范圍。

技術領域

本發明涉及流水線逐次逼近型模數轉換器技術領域，具體而言涉及一種流水線逐次逼近型ADC位權后臺校準系統和方法。

背景技術

Pipelined-SAR ADC是一種結合流水線式ADC和逐次逼近式ADC兩者優點的復合ADC結構。通過將兩個量化位數較小的SAR ADC以流水線式的方法連接在一起，分兩級對信號進行量化。它既有SAR低功耗、結構簡單的優點，也有Pipelined ADC的高速高精度特性。

基于偽隨機噪聲信號注入的Pipelined-SAR ADC后臺校準方法是近幾年興起的一種實用的校準方法。該方法常通過檢測比較器處于亞閾值區的狀態產生PN注入窗口，通過對處于窗口中的輸入信號注入PN信號檢測與估算電容陣列的失配與級間增益誤差，然后在數字域或模擬域對電容失配和級間增益誤差進行校準。利用亞閾值效應，可以有效地定位到PN信號輸出的窗口大小，但是通過亞閾值檢測得到的窗口范圍較小且不穩定，其算法收斂速度較慢且在對電路進行校準時精度受到了限制；而直接在電容上注入PN信號，則會導致放大器輸出超出下一級量化范圍。對于輸入窗口的產生以及在注入PN信號后保證其余量電壓經放大器放大后不會超過第二級SAR ADC的最大量化范圍仍是該領域急需解決的問題。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種流水線逐次逼近型ADC位權后臺校準系統和方法，能夠實現全范圍的PN信號注入，從而提升其算法收斂速度，并保證放大器輸出信號不超出下一級SAR ADC的量化范圍。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種流水線逐次逼近型ADC位權后臺校準系統，所述校準系統包括第一級SAR ADC電路和第二級SAR ADC電路，第一級SAR ADC電路的輸出端通過級間放大器和第二級SARADC電路的輸入端連接；

所述第一級SAR ADC電路包括輔DAC、主DAC、比較器、SAR邏輯模塊、偽隨機信號發生器和判決邏輯模塊；

所述輔DAC的輸出端與比較器的輸入端連接，對輸入信號進行量化，其中，輔DAC的電容陣列為上極板采樣，比較器直接對輸入信號進行第一次比較，比較結果經SAR邏輯模塊處理后，用以控制輔DAC陣列的開關切換，進行逐次逼近操作直到第一級量化完成，得到第一級SAR的數字輸出碼D_OUT1；同時，所述SAR邏輯模塊對輔DAC的余量信息作一次額外比較得到D₀；

所述判決邏輯模塊的其中一個輸入端與SAR邏輯模塊的輸出端連接，另一個輸入端與偽隨機信號發生器連接，輸出端與主DAC的輸入端連接，將D_OUT1和D₀編譯后輸出D_PN，作為主DAC的輸入，由主DAC產生全范圍PN信號注入窗口，其中，采用D₀信號將注入窗口進一步細分為4個區域；

所述主DAC的輸出端經級間放大器與第二級SAR ADC電路的輸入端連接，所述主DAC的輸出結果經級間放大器放大后作為第二級SAR ADC電路的輸入信號。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：