[发明专利]分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准电路及方法

权利要求书

1.一种分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准电路，包括比较器、MSB阵列、LSB阵列及数字逻辑控制电路，其特征在于，还包括分裂电容Cs及CDAC失配校准电路；

所述的分裂电容Cs的左右端分别与LSB阵列和MSB阵列相接，并通过开关与共模参考相接；

所述MSB阵列另一端通过开关阵列接输入信号或者共模参考电平；

所述LSB阵列另一端通过开关阵列接输入信号或者共模参考电平；

所述比较器一端接MSB阵列，另一端接共模参考电平，如果是差分结构，另一端接另外一组MSB阵列；

所述比较器的输出端连接到所述数字逻辑控制电路；

所述数字逻辑控制电路通过开关阵列对所述的MSB阵列和LSB阵列进行控制；

所述CDAC失配校准电路包括CDAC电容阵列和CDAC失配校准控制逻辑模块；

所述CDAC电容阵列一端接LSB阵列，另一端通过开关阵列与共模参考电平相接；

所述CDAC失配校准控制逻辑模块根据所述的比较器的输出，产生控制逻辑控制CDAC电容阵列中的开关阵列；

所述CDAC失配校准电路用于在模数转换器中对MSB阵列中电容的失配进行校准，校准码存储于存储器中。

2.根据权利要求1所述的分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准电路，其特征在于：还包括输入失调补偿电路，所述比较器的输出端连接所述输入失调补偿电路；

所述输入失调补偿电路用于在模数转换中对所述比较器的失调进行校准。

3.一种分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准方法，采用权利要求1或2所述的分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准电路，其特征在于：

电压/电流基准为电容DAC提供电压参考，为比较器提供电流偏置；

采样时，MSB阵列的电容下极板接至输入信号；在逐次逼近的过程中，SAR控制逻辑根据比较器的输出结果，控制电容DAC将MSB和LSB的下极板接至参考电压或者地；

对主ADC即待校准分裂结构ADC进行校准，步骤如下：

将分裂电容Cs取值为基本电容即单位电容C的整数倍值；

当Cs取值为大于1倍的基本电容值时，会产生冗余的电容Cc；将冗余电容Cc作为校准过程中的辅助CDAC电容阵列，用此辅助DAC来测量需要校准的电容失配；只要辅助DAC的输出范围能够涵盖电容失配的范围，那么电容的失配值就用辅助DAC的输出值表示出来。

4.根据权利要求3所述的分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准方法，其特征在于：还包括对辅助DAC电容进行排列，将辅助电容DAC的LSB取分裂结构ADC的LSB的1/2或者1/4。

5.根据权利要求4所述的分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准方法，其特征在于：采用11bit分裂结构ADC，分裂电容结构的分裂电容Cs、单位电容C、冗余电容Cc以及LSB DAC的位数p有如下关系：

（2p -1）Cs-Cc=2pC

若Cs=2C，p=6，则Cc=62C；

在Cc中选35个电容，16C，8C，4C，2C，1C，1/2C,1/2C构成5bit校准DAC，其LSB为整个ADC的LSB的一半；

1/2C由两个单位电容串联而成；如果匹配误差超出此5bit校准DAC的范围，将剩余的固定电容27C接入VREF或GND，再进行校准DAC的逐次逼近。

6.根据权利要求4所述的分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准方法，其特征在于：还包括电容失配的校准方法如下：

采用6bit LSB DAC电容的匹配精度，选取设定的单位电容C；失配只是发生在MSB端；校准从MSB DAC的低位Ca开始；将LSB所有电容和Ca分别接VREF，由于电容失配，X点的电位会偏离预期的共模参考电平，利用冗余电容组成的校准DAC对X点进行逐次逼近，得到Ca电容的实际权重；然后依次进行其它MSB电容的校准，得到每一个电容的实际权重。

7.根据权利要求6所述的分裂电容结构逐次逼近模数转换器校准方法，其特征在于：

还包括校准当前电容的权重时，要考虑之前已经校准过的电容，即计算当前电容的实际权重时，要用低位已校准电容的实际权重，将这些实际权重的数字值存储起来，每次转换完成后由数字校准算法电路给出实际的二进制数字值。