[發明專利]一種高精度自校準模數轉換電路及方法

在審

• 申請號: 202110738663.3
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113437973A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 董哲;陳雷;康曉飛;徐靜嫻;薛鈺
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種高精度自校準模數轉換電路，其特征在于：包括參考電壓模塊，選擇器，自校準比較器陣列，編碼器，時序控制電路；

自校準比較器陣列：由n+1個自校準比較器組成，分別表示自校準比較器陣列的不同高低位，所有自校準比較器正端VP端接一起，接選擇器的輸出；負端根據自校準比較器在自校準比較器陣列的權重不同，連接不同的參考電壓組，參考電壓組內的電壓選擇由時序控制電路輸出的選擇信號SEL1_0到SEL1_n控制；每個自校準比較器的輸出連接編碼器；

參考電壓模塊：參考電壓模塊產生與電源電壓，溫度無關的m+1個參考電壓REF0到REFm；參考電壓根據比較器的位數劃分n+1組，一組參考電壓與一個自校準比較器相連；每組參考電壓包含k+1個連續參考電壓；參考電壓模塊接收時序控制電路SEL1_0到SEL1_n的選擇信號，選擇指定參考電壓作為輸出電壓接選擇器的輸入端；

選擇器：接收外界輸入電壓，接收參考電壓模塊的輸出電壓；電路工作在自校準過程，選擇參考電壓模塊的輸出電壓，電路工作在模數轉換過程，選擇外界輸入電壓，選擇器輸出接每個自校準比較器的正端VP端；

編碼器：接收自校準比較器陣列的輸出，對自校準比較器陣列輸出1的個數進行計數，并將計數結果送往時序控制電路；

時序控制電路：輸出選擇信號SEL1_0到SEL1_n接參考電壓模塊，用于在自校準比較器自校準過程依次從低到高選擇指定電壓輸出到選擇器；同時選擇信號SEL1_0到SEL1_n還接自校準比較器陣列，用于在自校準過程依次從低到高選擇自校準比較器；輸出選擇信號SEL2_0到SEL2_k接自校準比較器陣列，用于在自校準比較器自校準過程從k+1個參考電壓中選取一個電壓送往自校準比較器的負端，自校準比較器自校準完成后，指定參考電壓鎖存到自校準比較器的負端。

2.根據權利要求1所述的一種高精度自校準模數轉換電路，其特征在于：參考電壓模塊由帶隙基準電源產生兩個與電源電壓,溫度無關的基準電壓VPLUS、MIUNUS,兩個帶隙基準電源之間串聯m+2個相同阻值的電阻，將電壓均勻分成m+1等分，其中REF0為最低輸出參考電壓，REFm為最高輸出參考電壓，相鄰相參考電壓間隔(VPLUS-MIUNUS)/m+2；從m+1個參考電壓中等間隔輸出n+1個電壓接傳輸門T_0，…，T_n；傳輸門由選擇信號SEL1_0到SEL1_n控制，選擇信號為1時傳輸門打開，相應電壓作為輸出電壓傳到端口REF_VO輸出。

3.根據權利要求1所述的一種高精度自校準模數轉換電路，其特征在于：自校準比較器0表示自校準比較器陣列的最低位，負端電壓選擇REF0到REFk,共k+1個參考電壓,自校準比較器1為次低位，負端電壓選擇從REF2到REF2+k，依此類推，對于自校準比較器i，負端電壓選擇從REF(2*i)到REF(2*i+k)，自校準比較器n的負端電壓選擇REF(2*n)到REF(2*n+k)，且2*n+k＝m。

4.根據權利要求3所述的一種高精度自校準模數轉換電路，其特征在于：自校準比較器i(i＝0，1，…，n)包括一個比較器i，k+1個N管，k+1個P管，2k+2個反相器；每兩個反相器以互推結構組成鎖存器，共k+1個鎖存器，鎖存器的輸出接P管的控制端，k+1個P管的輸入端依次接組內參考電壓REF(2*i)，REF(2*i+1)…，REF(2*i+k)；k+1個P管的輸出端統一接到比較器i的負端；鎖存器的輸入接N管的輸出，共有k+1個N管，分別依次記為N0_0,N0_1,…,N0_k；k+1個N管的輸入依次接組內電壓選擇信號即對應的輸出選擇信號(SEL2_0，SEL2_1，…，SEL2_k),k+1個N管的控制端統一接比較器選擇信號SEL1_i。