[发明专利]一种高精度逐次逼近性模数转换器的后台校准方法及系统

说明书

一种高精度逐次逼近性模数转换器的数字后台校准方法及系统，包括以下步骤：步骤1，对逐次逼近型模数转换器输入电压进行采样；步骤2，SAR逻辑控制：控制电容切换，对采样得到的电压完成正负干扰下的电压量化；步骤3，通过量化结果对码值进行校准得到权重迭代结果；步骤4，根据校准后的权重值输出校准后码值。本发明针对逐次逼近型模数转换器的电容阵列电容失配的问题进行研究，给出了一种数字后台校准的改进算法，该算法通过LMS迭代实现对电容权重的校准，并根据采用的码值计算公式确定最后所需要校准的位数以实现对权重值的校准，从而提升逐次逼近型模数转换器的精度。

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计领域，特别涉及一种高精度逐次逼近性模数转换器的后台校准方法及系统。

背景技术

造成逐次逼近性模数转换器性能误差的主要因素包括比较器失调、噪声影响、电容寄生和电容失配等因素。由于制造工艺的偏差，电容通常会出现随机失配。当逐次逼近性模数转换器的电容阵列出现电容失配时，会对逐次逼近性模数转换器的整体线性度产生影响。对逐次逼近性模数转换器的电容阵列进行校准是提高逐次逼近性模数转换器线性度的重要技术。校准可以分为数字校准和模拟校准，而数字校准又包含前台校准和后台校准。模拟校准是指使用设计模拟电路来配合检测和补偿主DAC阵列的失配，数字校准是指分析数字码从而计算电容失配并进行修正。前台校准是指模数转换器在正常工作之前，先进行校准，采用校准值进行模拟量到数字码的转换；而后台校准是指模数转换器工作之中同时进行校准。

对于模拟校准和数字前台校准虽然可以校准失配电容，但这两种方法受限于两个方面，第一，这两种校准方法都无法再电路工作时进行校准，只能先进行校准而后进行工作，无法做到校准与电路工作同时进行；第二，这两种校准方法依赖于附加DAC阵列的精度或自身DAC阵列低位电容的精度，而当阵列达不到要求时校准效果无法得到保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度逐次逼近性模数转换器的后台校准方法及系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高精度逐次逼近性模数转换器的数字后台校准方法，包括以下步骤：

步骤1，逐次逼近型模数转换器具有冗余位的电容阵列，对逐次逼近型模数转换器输入电压进行采样；

步骤2，SAR逻辑控制：控制电容切换，对采样得到的电压完成正负干扰下的电压量化；

步骤3，通过量化结果对码值进行校准得到权重迭代结果；

步骤4，根据校准后的权重值输出校准后码值。

进一步的，步骤1中，其电容阵列应有n个电容的电容阵列，其中n大于12，校准前电容阵列权重寄存器复位为二进制权重，此逐次逼近型模数转换器比较器输出比较结果为D_n-1，D_n-2，…，D₀，其对应量化结果为D_out。

进一步的，步骤2中，SAR逻辑控制控制冗余电容开关，先将P端冗余电容的上极板接Vref，而后控制DAC电容阵列的电容切换，完成量化，复位电容连接方式；再将N端冗余电容上极板接Vref，SAR逻辑控制控制DAC电容的切换，再次进行量化，将两次量化结果输入到校准模块。

进一步的，步骤3中，校准模块通过LMS迭代得到相应的权重迭代结果，其具体的迭代公式如下所示：

Weight_n+1(i)＝Weight_n(i)-2*u*(D2(i)-D1(i))*error*iter_lms(i)

d_n+1＝d_n+ν*error