[發(fā)明專利]一種Pipelined-SAR ADC的級(jí)間增益非線性校準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210377703.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN114614822B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭析竹;萬(wàn)麗容;唐鶴;姚安華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03M1/10
• 分類號(hào): H03M1/10
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Pipelined?SAR?ADC的級(jí)間增益非線性校準(zhǔn)方法。本發(fā)明包括步驟：提取Pipelined?SAR?ADC的數(shù)字輸出碼字和亞穩(wěn)態(tài)檢測(cè)標(biāo)志位；對(duì)后端ADC級(jí)間增益進(jìn)行線性校準(zhǔn)；利用校準(zhǔn)函數(shù)對(duì)第一級(jí)級(jí)間增益非線性進(jìn)行校準(zhǔn)獲得校準(zhǔn)函數(shù)的校準(zhǔn)系數(shù)；對(duì)輸出進(jìn)行碼字補(bǔ)償；最后合成最終輸出結(jié)果。本發(fā)明不添加額外的模擬電路校準(zhǔn)模塊且代碼迭代時(shí)間短，校準(zhǔn)原理簡(jiǎn)單，從而降低了模擬電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，加快了校準(zhǔn)時(shí)間，并且極大的提高ADC的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Pipelined-SAR?ADC的級(jí)間增益非線性校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

目前，Pipelined-SAR?ADC既能在保持較低功耗和較小面積的同時(shí)，也能達(dá)到較高的精度和速度，并且結(jié)合多通道、時(shí)間交織、每步多比特、多比較器等技術(shù)，使該架構(gòu)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究領(lǐng)域備受關(guān)注。Pipelined-SAR?ADC由采樣保持電路、子ADC和級(jí)間放大器組成，其中子ADC采用逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SAR?ADC)取代傳統(tǒng)的閃型ADC(Flash?ADC)，這樣做的好處是每一級(jí)的分辨率可以有效增高，因此不再需要很多級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。由于Pipelined-SAR?ADC存在采樣開關(guān)管的時(shí)鐘饋通效應(yīng)、電荷注入效應(yīng)、采樣電容的電容失配、級(jí)間放大器的有限增益和非線性效應(yīng)、比較器失調(diào)等非理想因素的影響，這些因素限制了Pipelined-SAR?ADC能夠達(dá)到的精度。所以需要對(duì)ADC校準(zhǔn)來(lái)減小這些非理想因素對(duì)于ADC精度的影響。

ADC校準(zhǔn)主要分為數(shù)字域校準(zhǔn)和模擬域校準(zhǔn)。模擬域校準(zhǔn)是通過(guò)增添額外的模擬電路來(lái)對(duì)ADC進(jìn)行校準(zhǔn)，會(huì)打斷ADC的正常量化過(guò)程并且增加模擬電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。數(shù)字域校準(zhǔn)是在數(shù)字域?qū)敵龃a字進(jìn)行補(bǔ)償，數(shù)字域校準(zhǔn)可以突破工藝極限對(duì)ADC性能的限制，所以數(shù)字校準(zhǔn)早已成為ADC中不可或缺的一部分。數(shù)字域校準(zhǔn)一般包括電容失配校準(zhǔn)和運(yùn)放非線性校準(zhǔn)，傳統(tǒng)的增益非線性數(shù)字校準(zhǔn)算法通常使用偽隨機(jī)噪聲序列或最小均方算法(LMS)。但是通過(guò)偽隨機(jī)序列注入的方法會(huì)降低ADC動(dòng)態(tài)輸入范圍，而且提取誤差的收斂時(shí)間很長(zhǎng)。而LMS算法需要在模擬域添加一個(gè)參考ADC，增加了模擬電路的資源浪費(fèi)。使用基于亞穩(wěn)態(tài)的Pipelined-SAR?ADC的級(jí)間增益非線性誤差的校準(zhǔn)算法，只需要模擬端的數(shù)字輸出，解決以上缺陷，以提高Pipelined-SAR?ADC的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是由Pipelined-SAR?ADC的級(jí)間運(yùn)算放大器非線性(主要是三階非線性)引起ADC整體性能下降的缺陷，以及傳統(tǒng)增益校準(zhǔn)技術(shù)存在的模擬電路復(fù)雜的問(wèn)題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

基于亞穩(wěn)態(tài)檢測(cè)Pipelined-SAR?ADC的級(jí)間增益非線性校準(zhǔn)方法，假設(shè)Pipelined-SAR?ADC由N個(gè)SAR?ADC作為子級(jí)級(jí)聯(lián)，每一子級(jí)為K_i(1≤i≤N，i為正整數(shù)，N為大于1的整數(shù))比特，相鄰子級(jí)之間通過(guò)一個(gè)級(jí)間運(yùn)算放大器連接，按照量化方向依次記為第一級(jí)子SAR?ADC至第N級(jí)子SAR?ADC，以及第一級(jí)的級(jí)間增益G₁至第N-1級(jí)的級(jí)間增益G_N-1，該N級(jí)Pipelined-SAR?ADC能實(shí)現(xiàn)比特精度的數(shù)字輸出。

所述級(jí)間增益非線性校準(zhǔn)的方法包括如下步驟：