[发明专利]一种电流源校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流源校准装置及方法，尤其是涉及一种应用于模数转化及其中的电流源采用基于比较器过零检测的校准方法。

背景技术

随着CMOS工艺尺寸的减小，芯片单位面积上元器件数目的增加以及更低的工作电压，导致在开关电容电路模数转换器中采用运算放大器来实现高增益、大输出摆幅，同时保持系统的稳定性具有很大程度的难度。因此提出了基于过零检测流水线型模数转换器电路，其中采用比较器过零检测电路和恒定电流源来代替运算放大器的作用。然而比较器过零检测电路和电流源之间的失配将会引起失真问题，其原因在于过零检测电路存在非零延时，这会将导致信号的过冲，产生失调误差，相当于产生了非线性。

因此，在基于过零检测的模数转换器的应用中，需对电流源的匹配提出严格的要求。

发明内容

本发明是旨在针对基于过零检测模数转换器中P型电流源与N型电流源不匹配的问题，从而随着时间的积累，导致共模电平的偏移越来越大，使得信号超出合理的电压范围。

为实现上述目的，本发明提供了一种电流源校准装置，包括：电流源充放电通路01、误差检测单元02和数字校准逻辑单元03。电流源充放电通路01，用于对校准电容进行充放电。误差检测单元02，用于检测校准电容充放电过程中的电路充电速率和放电速率，并产生误差结果。数字校准逻辑单元03，根据误差结果和时钟信号，产生控制信号；电流源充放电通路根据所述控制信号对电流源进行校准。

优选地，电流源充放电通路01，包括：主P型电流源I_P、P型电流源修调单元011、主N型电流源I_N、N型电流源修调单元012、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、开关S1、开关S2、开关S_{P_en}、开关S_{N_en}和校准电容Ccal。主P型电流源I_P输入端与电源相连，输出端与第一负载电容CL1一端连接，第一负载电容CL1另一端与开关S1相连；主N型电流源I_N输出端与地相连，输入端与第二负载电容CL2一端连接，第二负载电容CL2另一端与开关S2相连；开关S1和开关S2共同与校准电容Ccal相连；P型电流源修调单元011并联在主P型电流源I_P上，N型电流源修调单元012并联在主N型电流源I_N上。其中，P型电流源修调单元由m bit P型电流源单元Ip1～Ipm和开关Sp1～Spm构成；N型电流源修调单元由m bit N型电流源单元In1～Inm和开关Sn1～Snm构成。

优选地，误差检测单元02包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一比较器A1、第二比较器A0和逻辑单元异或XOR；其中，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3依次串联在电源和地之间，第一比较器A1和第二比较器A0的正端与校准电容Ccal正端相连，第一比较器A1负端接入第一电阻R1和第二电阻R2之间，第二比较器A0负端接入第二电阻R2和第三电阻R3之间；第一比较器A1和第二比较器A0通过对电源分压产生电压VREF1和VREF0作为比较器A1和A0的阈值电平；第一比较器A1和第二比较器A0产生的第一结果D1和第二结果D0输入逻辑单元异或XOR，产生误差结果。

优选地，数字校准逻辑单元03对误差检测单元02产生的误差结果通过与时钟CLK进行处理产生m bit位控制逻辑，用于控制P型电流源修调单元011和N型电流源修调单元012中的开关的状态。

优选地，P型电流源修调单元011和N型电流源修调单元012中m bit控制位是温度计码，即Ip1＝Ip2＝…＝Ipm，In1＝In2＝…＝Inm。

优选地，P型电流源修调单元011和N型电流源修调单元012中m bit控制位是二进制码，即Ipm＝2*Ip(m-1)＝…＝2^(m-1)*Ip1，Inm＝2*In(m-1)＝…＝2^(m-1)*In1。

本发明还提供了一种电流源校准方法，包括：电流源充放电通路01对校准电容进行充放电；误差检测单元02检测校准电容充放电过程中的电路充电速率和放电速率，并产生误差结果；数字校准逻辑单元03根据误差结果和时钟信号，产生控制信号；电流源充放电通路根据控制信号对电流源进行校准。