[发明专利]用于校准流水线模数转换器的方法和装置

说明书

背景技术

本申请要求要求2011年9月29日递交的、标题为METHODS AND APPARATUS FOR CALIBRATING PIPELINE ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTERS的美国专利申请No. 13/248,754的优先权，通过引用将该美国专利申请在其整体上并入本文。

本专利总体地涉及模数转换器，并且更具体地，涉及用于流水线模数转换器（ADC）中的一个或多个级的校准方案。

流水线ADC是高速、高分辨率ADC的优选介质架构。流水线ADC具有比闪速ADC更低的功耗和更低的比较器准确性，并且与循环ADC相比由于较低准确性级的流水化而具有更高吞吐量。流水线ADC是开关电容器电路，其依赖于电容器匹配和高运算放大器开环增益来实现高准确性。在其中失真必须非常低的应用中，准确性需求高，并且对电容器失配和有限运算放大器开环增益的校准是必要的。

发明内容

根据一个或多个实施例，提供了一种用于校准流水线模数转换器的方法，所述流水线模数转换器包括一个或多个串行连接的模数流水线级和后端模数转换器。所述流水线模数转换器还包括数字电路，所述数字电路用于接收一个或多个流水线级中的每一个和后端转换器的数字输出，使用校准系数来调整输出以校正加性、乘性和偏移误差，以及组合输出。所述方法包括以下步骤：（a）针对所选流水线级：（i）将流水线级的输入与紧接在前的流水线级断开，或者如果流水线级是流水线模数转换器的第一流水线级，则将流水线级的输入与流水线模数转换器的输入断开；（ii）针对流水线级来测量级增益误差、级电容失配误差和级偏移误差的值；（iii）基于所测量的值来计算流水线级的校准系数，并更新校准系数以供在校正流水线级的正常操作模式中的加性、乘性和偏移误差中使用；以及（iv）将流水线级的输入连接到紧接在前的流水线级，或者如果流水线级是第一流水线级，则将流水线级的输入连接到流水线模数转换器的输入，使得流水线级可以操作于正常操作模式中；以及（b）如果所选流水线级不是第一流水线级，则针对紧接在最后校准的流水线级之前的每个流水线级单独地重复步骤（i）-（iv），直到在所述所选流水线级之前的所有流水线级已经依次被校准，使得流水线模数转换器可以在正常操作模式中使用。

根据一个或多个实施例的一种模数转换器包括一个或多个串行连接的模数流水线级。后端模数转换器串行连接到一个或多个流水线级中的最后一个。数字电路被提供用于接收一个或多个流水线级中的每一个和后端转换器的数字输出，使用校准系数来调整输出以校正加性、乘性和偏移误差，以及组合输出。多个存储器元件存储对于每个流水线级的校准系数。校准测量单元被提供用于通过以下动作来校准流水线模数转换器：针对与紧接在前的流水线级断开或与流水线模数转换器的输入断开的所选流水线级而测量对于级增益误差、级电容失配误差和级偏移误差的值；基于所测量的值来计算流水线级的校准系数，并更新存储器元件中的校准系数以供在校正流水线级的正常操作模式中的加性、乘性和偏移误差中使用；以及如果所选流水线级不是第一流水线级，则针对紧接在最后校准的流水线级之前的每个流水线级单独地重复校准步骤，直到在所选流水线级之前的所有流水线级已经依次被校准，使得流水线模数转换器可以在正常操作模式中使用。

根据一个或多个进一步实施例，提供了一种校准流水线模数转换器的方法，所述流水线模数转换器包括一个或多个串行连接的模数流水线级和后端模数转换器。所述流水线模数转换器还包括数字电路，所述数字电路用于接收一个或多个流水线级中的每一个和后端转换器的数字输出、使用校准系数来调整输出以校正加性、乘性和偏移误差，以及组合输出。所述方法包括以下步骤：（a）将一个或多个串行连接的模数流水线级中的所选流水线级的输入与紧接在前的流水线级断开，或者与流水线模数转换器的输入断开；（b）针对所选流水线级而测量对于级增益误差、级电容失配误差和级偏移误差的值；（c）基于所测量的值来计算对于所选流水线级的校准系数，并更新校准系数以供在校正流水线级的正常操作模式中的加性、乘性和偏移误差中使用；以及（d）将所选流水线级的输入连接到紧接在前的流水线级，或者连接到流水线模数转换器的输入，使得流水线级可以在正常操作模式中操作。