[发明专利]时域交织SAR ADC失调校准装置及方法

权利要求书

1.一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准装置，其特征在于：包括有多个通道的电容型数模转换器，每个通道的电容型数模转换器的输入端分别连接有采样开关，多个采样开关均与缓冲寄存器的输出端连接，缓冲寄存器的输入端连接输入模拟信号，每个通道的电容型数模转换器的输出端均连接多通道选择器的输入端，多通道选择器的输出端连接最少数量的比较器，所述的最少数量的比较器是由多通道选择器来选择使用的；

所述的多通道选择器为比较器的预放大电路，增加额外输入支路，并通过共源管和共源共栅开关管做开关来实现比较器的切换操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准装置，其特征在于：所述的多个通道的电容型数模转换器为四个通道的电容型数模转换器。

3.根据权利要求2所述的一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准装置，其特征在于：所述的多通道选择器包括有四条分支通道，VIP1、VIP2、VIP3、VIP4和VIN1、VIN2、VIN3、VIN4分别是四条分支通道的四对差分输入信号，通过其对应的输入共源管对相应晶体管漏极放电，然后经过由开关K1,K2,K3,K4控制的共源共栅开关管，分别对两个输出节点OUT+、OUT-放电，所述四个分支通道的开关信号同一时段只有一个有效，只有一对输入管能对输出节点放电，实现对不通支路上输入信号的选择。

4.根据权利要求3所述的一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准装置，其特征在于：所述的四对差分输入信号VIP1、VIP2、VIP3、VIP4和VIN1、VIN2、VIN3、VIN4之间的电压差通过根据两个输入共源管电流大小不同，输出节点放电速率不同，而转换成输出节点的电压差，由于共源共栅开关管具有较高的增益，从而实现信号的放大输出。

5.一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准方法，其特征在于：具体步骤如下：

S1、向输入缓冲器内输入模拟信号；

S2、输入缓冲器内的输入模拟信号被多个通道的电容型数模转换器采样；

S3、通过多通道选择器选择最近使用次数最少的比较器并实现比较器的切换，根据比较结果对多通道的电容型数模转换器进行反馈置位，最终输出比较结果；

S4、由于比较器只在转换阶段中工作，使用的比较器在不同通道之间的转换阶段中来换回切换，使比较器全时段充分利用，同时通道间不同比较器的失调会由于循环调用而被平均化，等效于所有通道具有同样的失调值，从而缓解比较器失调对于时域交织SAR ADC整体动态性能的影响。

6.根据权利要求5所述的一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准方法，其特征在于：所述的多通道选择器选择使用最少数量的比较器的方法如下：所需要的最少的比较器数量是根据转换时间来确定的，在一个周期中每个通道时钟占空比一定，所以总的转换时间是单通道转换时间的整数倍，设所述多通道的电容型数模转换器通道数为N，每个通道使用的时钟存在360°/N的相位差，转换时间占时钟周期的比例为p，采样时间的比例为1-p，每个比较器的工作时间大于原来的p*100％，设每个比较器工作时间为x，比较器数量M取：

7.根据权利要求6所述的一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准方法，其特征在于：所述的多通道选择器选择使用最少数量的比较器的方法需要满足以下条件：假设相邻通道的时钟相位差恒定，同一个周期内，所有通道的采样时间之和大于一个周期的总时间，这样在一个周期中相邻两个通道的采样阶段之间存在交叠时间，即每个时刻都存在进行采样的通道，此通道的比较器可以切换给其他通道使用，从而减少比较器数量。

8.根据权利要求7所述的一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准方法，其特征在于：所述的多通道选择器选择使用最少数量的比较器的方法需要满足以下公式：

360°(1-p)*N≥360°

N(1-p)≥1。

9.根据权利要求6所述的一种基于比较器复用的时域交织SAR ADC失调校准方法，其特征在于：在多通道选择器选择使用最少数量的比较器的基础上，额外增加一到两个替换比较器，随机替换原本要接入某通道的比较器。