[发明专利]一种应用于单端逐次逼近型模数转换器的数字自校准方法

说明书

本发明公开了一种应用于单端逐次逼近型模数转换器的数字自校准方法，主DAC采用两段式结构，校准DAC为单个串联三段式（M+1）位电容阵列，采用“双寄存器”预判的方式实现校准码的回补，包括：校准DAC设计、获取误差码逻辑设计、获取校准码逻辑设计，工作模式分为校准模式和正常转换模式，校准模式测量出待校准位的误差电压，正常转换模式则相应的去补偿测量出的误差电压，以解决由于工艺制造误差引入的电容失配问题，有效的减小整体面积，且能够扩大校准范围，简化校准逻辑控制过程，提高回补校准码的效率。

技术领域

本发明涉及模数转换器领域，具体为一种应用于单端逐次逼近型模数转换器的数字自校准方法。

背景技术

逐次逼近型模数转换器凭借着功耗低、面积小等优势获得广泛的应用，其原理是基于二分法的原理，即对于输入电压Vin,主DAC逐次对参考电压Vref进行N次二分操作，并通过比较器将输入电压Vin以及逐次二分操作的Vref进行比较，比较器输出结果为高电平时为“1”，比较器输出结构为低电平时为“0”，则可得出N位二进制码。

逐次逼近型模数转换器的转换精度和主DAC中各电容间的二进制权重比密切相关。然而，由于制造工艺误差带来的寄生效应和电容失配等影响，使得这种二进制权重比将不再严格维持且变化不可预测，从而严重限制了模数转换器的有效精度[1]。

文献[2]采用先判断误差符号，然后根据判断结果再决定校准DAC的初始态且校准DAC采用多重子阵列结构，极大的增加面积和功耗。

参考文献：

1.周文婷,李章全.SAR A/D转换器中电容失配问题的分析[J].微电子学,2007,37(2):199-203。

2.Dai P,Zhao Y,Sheng Y,et al.A self-calibration method forcapacitance mismatch in SAR ADC with split-capacitor DAC[J].MicroelectronicsJournal,2015,46(6):431-438。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提供一种应用于单端逐次逼近型模数转换器的校准方法，采用数字自校准技术有效减小由电容失配引起的限制精度的影响，达到校准的目的。

为了解决上述的问题，本发明采用的技术方案为：一种应用于单端逐次逼近型模数转换器的数字自校准方法，主DAC采用两段式结构，校准DAC为单个串联三段式(M+1)位电容阵列，采用“双寄存器”预判的方式实现校准码的回补；所述的M为主DAC中高位段的位数，即用单个串联三段式(M+1)位校准DAC电容阵列来校准高M位的电容误差电压；所述校准DAC的输出端串联一个单位电容C及一个到地调节电容C_adj，另外在每一分段电容的上极板及调节电容C_adj的上极板接共模电压为V_cm的开关，该方法包括以下步骤：

步骤一、校准模式，包括：

步骤(1-1)、测量高M位的误差电压：通过第一阶段和第二阶段的开关转换，在主DAC的输出端得到高位段各位的误差电压；