[發明專利]一種高精度逐次逼近性模數轉換器的后臺校準方法及系統

有效

• 申請號: 202110376296.7
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113037287B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 張國和;許嵐坤;陳琳;邢乾
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

1.一種高精度逐次逼近性模數轉換器的數字后臺校準方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，逐次逼近型模數轉換器具有冗余位的電容陣列，對逐次逼近型模數轉換器輸入電壓進行采樣；

步驟2，SAR邏輯控制：控制電容切換，對采樣得到的電壓完成正負干擾下的電壓量化；

步驟3，通過量化結果對碼值進行校準得到權重迭代結果；

步驟4，根據校準后的權重值輸出校準后碼值。

2.根據權利要求1所述的一種高精度逐次逼近性模數轉換器的數字后臺校準方法，其特征在于，步驟1中，其電容陣列應有n個電容的電容陣列，其中n大于12，校準前電容陣列權重寄存器復位為二進制權重，此逐次逼近型模數轉換器比較器輸出比較結果為D_n-1，D_n-2，…，D₀，其對應量化結果為D_out。

3.根據權利要求1所述的一種高精度逐次逼近性模數轉換器的數字后臺校準方法，其特征在于，步驟2中，SAR邏輯控制控制冗余電容開關，先將P端冗余電容的上極板接Vref，而后控制DAC電容陣列的電容切換，完成量化，復位電容連接方式；再將N端冗余電容上極板接Vref，SAR邏輯控制控制DAC電容的切換，再次進行量化，將兩次量化結果輸入到校準模塊。

4.根據權利要求1所述的一種高精度逐次逼近性模數轉換器的數字后臺校準方法，其特征在于，步驟3中，校準模塊通過LMS迭代得到相應的權重迭代結果，其具體的迭代公式如下所示：

Weight_n+1(i)＝Weight_n(i)-2*u*(D2(i)-D1(i))*error*iter_lms(i)

d_n+1＝d_n+ν*error

其中u位迭代步長，iter_lms(i)為迭代權重值所施加的誤差權重，D2和D1為輸出的正干擾碼值和負干擾碼值，d為輸入干擾對應的線性誤差，ν為其迭代步長。

5.根據權利要求4所述的一種高精度逐次逼近性模數轉換器的數字后臺校準方法，其特征在于，電容值大的造成的誤差更大，并且呈現二進制關系，在迭代時，添加誤差權重來加速收斂；當電容權重帶來的非線性誤差減小到在連續10000次的迭代中保持在5*10^-5以內時，權重值迭代結束。

6.根據權利要求1所述的一種高精度逐次逼近性模數轉換器的數字后臺校準方法，ru’ruan’jain其特征在于，步驟4中，碼值計算模塊得到比較器結果與權重迭代結果計算得到對應碼值輸出結果，其計算方法為：

Dout為輸出數字碼，D_{_i}為表示電容切換對應的比較結果，Weight(i)為電容Ci的校準權重值，d_code為所添加干擾對應的輸出碼值，當在校準過程時采用上述第一個表達式輸出碼值，此時采用的為正干擾下的比較器輸出結果，當校準完成時，采用上述第二個表達式輸出結果；Dev的值是根據重復的低位LSB來進行誤差均衡以及修正，其值根據最低為8個LSB電容的比較結果得到。

7.根據權利要求6所述的一種高精度逐次逼近性模數轉換器的數字后臺校準方法，其特征在于，Dev的值計算：

dev(1)＝D(21)

dev(i)＝dev(i-1)+D(i+20)+D(i+19)-1

其中D為比較器的輸出結果，將所得結果帶入碼值輸出計算公式得到碼值輸出。