[发明专利]基于比较时间探测器的流水线ADC级间增益校准方法

权利要求书

1.基于比较时间探测器的流水线ADC级间增益校准方法，假设流水线一共含有N级电路，其中前(N-1)级均为m比特流水线式子模数转换器，含有q个比较器，最后一级为k比特闪存式子模数转换器，该N级电路能够实现n比特精度的数字输出；其特征在于，对前M级流水线式子模数转换器的运算放大器增益进行校准方法为：

为前M级流水线式子模数转换器的所有比较器增加比较时间探测电路，后(N-M-1)级流水线式子模数转换器采用完全相同的电路结构，区别是无比较时间探测电路，外部模拟信号输入到前端的流水线式子模数转换器，经过流水线式子模数转换器产生m(N-1)位数字值和q*M位比较时间探测标志码字，接着流水线式子模数转换器最后一级输出的模拟值输入到闪存式子模数转换器中，并输出相应的k位数字值，即输入信号经过整体模数转换器后共输出m(N-1)+k位数字值和q*M位比较时间探测标志码字，对流水线型模数转换器的输出码字中的所有级间运算放大器的增益误差进行校准的具体步骤为：

a、确定流水线型模数转换器的输出码字D[m(N-1)+k-1:0]和比较时间探测结果标志码字F[q*M-1:0]，顺序为高位为前级的输出码字，低位为后级的输出码字；当所述流水线型模数转换器的比较器比较时间都短于预设值时，所述比较时间探测结果标志码字F[q*M-1:0]全为0，当第i级流水线式子模数转换器有比较器比较时间长于预设值时，则比较时间探测结果标志码字F[q*(M+1-i)-1:q*(M-i)]必然会出现一位为1，其中i为正整数且i∈[1,M]；

b、从流水线型模数转换器的第M级的运算放大器增益开始校准，直到第一级的运算放大器增益校准完成为止，按照从后级到前级的顺序依次计算每一级的运算放大器校准增益值，其中计算第i级运算放大器校准增益值的具体步骤如下：

b1、当第i级流水线式子模数转换器比较时间探测结果标志码字F[q*(M+1-i)-1:q*(M-i)]全为0时，得到所述第i级运算放大器增益对应的误差码字为0并转到步骤c；当第i级流水线式子模数转换器比较时间探测结果标志码字F[q*(M+1-i)-1:q*(M-i)]存在1时，利用伪随机码字给出的值确定第i级输出码字D_i，并根据所述伪随机码字给出的值确定所述第i级运算放大器增益对应的误差码字类型为0还是1，再根据后级码字和后级增益值合成得到所述第i级运算放大器增益对应的0型/1型误差码字；

b2、将第i级运算放大器增益对应的0型误差码字D_i,0和1型误差码字D_i,1相减后取绝对值，去除掉比较器偏移对校准造成的影响，得到所述第i级运算放大器增益对应的真正误差码字D_i,real；

b3、将第i级运算放大器增益对应的真正误差码字D_i,real除以第i级运算放大器增益对应的理想误差码字D_i,ideal，得到所述第i级运算放大器校准增益值G_cali；

c、将流水线型模数转换器的输出码字D[m(N-1)+k-1:0]按照公式Dout＝(…((…((D_N/G_calM+D_N-1)/G_calM+D_N-2)/G_calM+…+D_M+1)/G_calM+D_M)/G_cal(M-1)+…+D₂)/G_cal1+D₁处理后得到经过级间增益误差校准的流水线型模数转换器的校准输出码字。