[发明专利]具有偏移校准的模数转换器

说明书

本公开提供了具有偏移校准的模数转换器。模数转换器(ADC)电路包括误差校正电路，用于校正ADC中的偏移漂移，例如逐次逼近寄存器(SAR)ADC。可以减少偏移漂移，例如通过对模数转换之后的偏移进行采样，并且随后基于采样的偏移提供误差校正信号。

技术领域

本公开涉及在模数转换器(ADC)中提供误差校正的系统和方法。

背景技术

某些模数转换器(ADC)包括数模转换器(DAC)，可以对模拟输入 电压进行采样并提供数字输出。ADC可用于各种应用，包括音频和视频录 制、数字信号处理和科学仪器，包括雷达、温度传感器和光强度传感器。

发明内容

模数转换器(ADC)，如逐次逼近寄存器(SAR)ADC可遭受偏移漂 移。这种偏移漂移可是由于电容器不匹配漂移，比较器偏移漂移和基座效 应误差。减少或最小化电容器失配漂移的某些方法可以包括动态元件匹配 和/或背景校准。减少或最小化比较器偏移漂移的某些方法可以包括在使用 比较器之前自动归零比较器。基座效应误差可能来自用于与开关电容器 DAC一起使用的一个或多个场效应晶体管(FET)开关的时钟馈通或沟道 电荷注入，此处描述了用于减小或最小化这种基座误差的方法。在高分辨 率、高精度SAR ADC中，将偏移漂移降低到SAR ADC的最低有效位(LSB) 的水平是非常困难的。本发明人已经认识到需要提供误差校正信号，例如 减少SAR ADC的偏移漂移，例如降低SAR ADC输出端的转换误差。

在一方面中，本公开可表征一种在模数转换系统中提供误差校正的方 法。该方法可包括采样第一模拟信号，例如将第一附加误差引入采样的第 一模拟信号。该方法还可包括将所述采样的第一模拟信号转换为第一数字 值，例如将第二附加误差引入第一数字值。该方法还可包括将所述第一数 字值提供给第一数字转换器(DAC)。该方法还可包括将所述第一数字值转 换为第二模拟信号，和第二模拟信号可包括第一模拟信号以及第一和第二附加误差。该方法还可包括采样所述第二模拟信号，例如将第三附加误差 引入采样的第二模拟信号。该方法还可包括将采样的第二模拟信号转换为 第二数字值，例如将第四附加误差引入第二数字值。该方法还可包括例如 基于第一数字值和第二数字值之间的差异，提供数字误差校正信号。第一 模数转换器(ADC)可将采样的第一模拟信号转换为第一数字值并且第二 ADC可将采样的第二模拟信号转换为第二数字值。ADC可将采样的第一 模拟信号转换为第一数字值，将第一数字值存储在寄存器中，然后将采样 的第二模拟信号转换为第二数字值。该方法还可包括数字滤波数字误差校 正值。该方法还可包括将数字滤波的误差校正值提供给第二DAC。该方法 还可包括将数字滤波的误差校正值转换为模拟误差校正信号。该方法还可 包括将模拟误差校正信号添加到采样的第一模拟信号中。第一附加误差和第三附加误差可包括采样基座效应的贡献。

在一方面中，本公开可表征一种在模数转换系统中提供误差校正的方 法。该方法可包括采样第一模拟信号到所述第一CDAC上，以将第一附加 误差引入采样的第一模拟信号。该方法还可包括将采样的第一模拟信号转 换为第一数字值，以将第二附加误差引入第一数字值。该方法还可包括将 第一数字值存储在所述第一CDAC中以产生第二模拟信号。该方法还可包 括采样所述第二模拟信号，以将第三附加误差引入采样的第二模拟信号。 该方法还可包括将采样的第二模拟信号转换为第二数字值，以将第四附加 误差引入第二数字值。该方法还可包括例如基于第一数字值和第二数字值 之间的差异，提供校正的数字值。该方法还可包括向第一CDAC的输入提 供数字误差校正值，以减少由采样引入的附加误差。该方法还可包括例如 基于第一模拟信号向第一数字值的转换将第一CDAC的上部加载数字值， 然后使用第一CDAC的下部将第二模拟信号转换为第二数字值。该方法还 可包括向第一CDAC的下部的输入提供数字误差校正值，以减少由采样引 入的附加误差。第二CDAC可耦合第一CDAC，并且可以使用第二CDAC 来执行将第二模拟信号转换为第二数字值。该方法还可包括向第二CDAC 的输入提供数字误差校正值，以减少由采样引入的附加误差。第一附加误 差和第三附加误差可包括采样基座效应的贡献。