[发明专利]一种逐次逼近的模数转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种逐次逼近(SAR)的模数转换电路(ADC)，尤其涉及的是一种有误差校正的电荷定标(charge-scaling)电压定标(voltage-scaling)的逐次逼近型模数转换的微电子电路。

背景技术

逐次逼近A/D转换器由于其合理快速的转换时间以及中等的电路复杂度，已经成为A/D转换的一种最常用的方法。

逐次逼近的A/D转换器又分成主要常用的先电压定标后电荷定标和先电荷定标后电压定标两种形式，这里电压定标是以电阻开关串的分布为结构的模块，电荷定标是以开关电容阵列为结构的模块，之所以不使用单一的电阻开关模块或开关电容模块是为了避免过大的比值，过大的比值会带来更大的误差。

对于一个M位电荷定标，K位电压定标的N位逐次逼近的转换器(N＝M+K)，其积分非线性和微分非线性两项指标，有如下关系式：

INL=INL(R)+INL(C)=(2M-1ΔRR+2N-1ΔCC)LSB]]>

DNL=DNL(R)+DNL(C)=(ΔRR+(2N-1-1)ΔCC)LSB]]>

这里带有Δ的量是变化量，R，C分别指电阻和电容，LSB(Least SignificantBit)是最低有效位。以N＝12，M＝5，K＝7为例，电容的相对变化量为0.02％，电阻的变化量为9％。可以看出电阻误差是容易满足，而电容的误差很难满足。即使换成M＝7，K＝5，电阻的变化量可以降低一点，电容的变化量可以提升一点，但是无法实现提高更大的分辨率。

以先电荷定标后电压定标为主，如果一个转换器的芯片内元件的最好匹配准确度大约是0.1％，那么它会被限制为有10位准确度的技术要求，而没有某种校准的逐次逼近的转换器一般能做到8～12位的分辨率。

由于工艺的复杂性，包含MSB(Most Significant Bit)的M个高位电容器的失调误差都会引起一个偏移和一个增益误差，进而引起积分非线性，甚至出现不能实现单调转换的问题，使得对于高分辨率的A/D困难，如何消除失调误差成为更大的问题。