[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

一種高精度自校準模數轉換電路及方法，涉及高精度模數轉換領域；本發明電路包括參考電壓模塊，選擇器，自校準比較器陣列，編碼器，時序控制電路；本發明進行模數轉換前先進行比較器陣列自校準過程。本發明通過比較器陣列自校準過程，消除由于工藝變化，失調等帶來的比較器精度下降問題，降低了比較器設計難度，同時提高了模數轉換的精度。

技術領域

本發明涉及模數轉換電路，適用于精度高且對制造工藝偏差不敏感的模數轉換電路。

背景技術

在模數轉換電路中，由于受到失調，工藝偏差等影響，模擬信號轉換成數字信號時存在偏差或轉換精度難以提高，因此高精度模數轉換電路對比較器精度要求較高，且需要額外電路調整失調，降低工藝匹配影響，提高了模數轉換設計難度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種高精度模數轉換電路，通過模數轉換前，先進行比較器自校準過程，消除失調，制造工藝偏差等帶來的影響，降低了比較器設計難度，提高了模數轉換精度。

本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：一種高精度自校準模數轉換電路，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。

該高精度自校準模數轉換電路的技術方案具體闡述如下：包括參考電壓模塊，選擇器模塊，自校準比較器陣列，編碼器模塊，時序控制模塊；

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，每組包含k+1個連續參考電壓，分別與自校準比較器陣列中的對應自校準比較器相連。參考電壓模塊接收時序控制模塊SEL1_0到SEL1_n的選擇信號，選擇指定參考電壓通過端口REF_VO接選擇器模塊輸入端；

選擇器模塊：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，選擇器輸出接自校準比較器陣列所有比較器的正端VP端；