[发明专利]分割电容镜像搜索的模数转换器校准方法

说明书

本发明属于集成电路数模转换器设计领域，为使搜索次数不随ADC的位数增加而呈现指数增加，加快搜索速度的同时可以保持较高的校准性能，本发明，分割电容镜像搜索的ADC校准方法，步骤如下：进行第n位搜索；按此方法搜索所有需要搜索的点，并建立Ws与原电容位置i的索引Ic；在Ws0的半侧选取Win，并通过在2^n‑1点镜像对称的方式在Ws0侧选取Wip，通过上面步骤建立的索引Ic将两个Wi索引至原始的2个电容组合；通过误差检测方法检测新的电容组合误差，取与0点最近的两点作为为新的误差值Ws；直至所有位搜索完成。本发明主要应用于数模转换器设计制造场合。

技术领域

本发明属于集成电路数模转换器设计领域，具体涉及一种逐次逼近型数模转换器的电容阵列校准方法。

背景技术

随着数字集成电路与数字信号处理技术的快速发展，相对于模拟电路而言数字电路对信号的处理速度、存储方式、传输方式、抗干扰能力等方面都具有相当大的优势，然而在自然界中所有的信号都为模拟量，为了利用数字电路与数字信号处理电路的优势，就需要模数转换器将模拟信号转换为数字信号，作为模拟与数字的桥梁，其转换速度、转换精度将直接影响整个系统的性能。

在摩尔定律的指引下，集成电路的集成度每18个月翻一番，随着工艺尺寸的降低，证明逐次逼近型可以充分发挥工艺特征尺寸减小所带来的优势，目前国内外针对逐次逼近型数模转换器的研究主要集中在高速、高精度与低功耗三个方面，为了取得这三个方面的良好折中，降低单位电容大小是一种可行的方案。然而随着集成电路工艺尺寸与单位电容尺寸选取的降低，电容失配所带来的问题将会大大影响SAR ADC(逐次逼近型模数转换器)的动态与静态性能。

在此背景下本发明提出一种分割电容镜像搜索的ADC(模数转换器)校准算法，对SAR ADC中的关键模块，即电容阵列数模转换器进行校准，使SAR ADC在10％电容随机失配的情况下获得更好的静态与动态性能。

参考文献

[1]Ray S,Song B S.A 13b linear 40MS/s pipelined ADC with self-configured capacitor matching[C]//IEEE International Solid-state CircuitsConference.IEEE,2007.

[2]Lee S H,Song B S.Digital-domain calibration of multistep analog-to-digital converters[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,1992,27(12):1679-1688.

[3]Du,L.,Ning,N.,Wu,S.,Yu,Q.,Liu,Y.A digital background calibrationtechnique for SAR ADC based on capacitor swapping[J].IEICE ElectronicsExpress,11(12),20140325-20140325.

[4]Zhou Y,Xu B,Chiu Y.A 12bit 160MS/s Two-Step SAR ADC WithBackground Bit-Weight Calibration Using a Time-Domain Proximity Detector[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,2015,50(4):920-931。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种分割电容镜像搜索的模数转换器校准算法，可以使搜索次数不随ADC的位数增加而呈现指数增加。极大地加快搜索速度的同时可以保持较高的校准性能。为此，本发明采取的技术方案是，分割电容镜像搜索的ADC校准方法，步骤如下：