[发明专利]模拟至数字转换器及其进行增益误差校正的方法

说明书

技术领域

本发明有关于模拟至数字转换器(Analog to Digital Converter，ADC)，特别是有关于模拟至数字转换器的增益误差校正(Gain Error Calibration)方法。

背景技术

模拟至数字转换器将一模拟输入信号转换为一数字输出信号。目前有数种模拟至数字转换器，包括闪存(flash)式ADC、管线(pipelined)式ADC、以及循环(cyclic)式ADC。此三种ADC中，闪存式ADC具有最短的反应时间，因其具有最简单的电路结构。闪存式ADC包括多个比较器，用以直接比较一模拟输入信号与多个参考电压以产生一数字输出信号。当数字输出信号所需的解析度提升时，闪存式ADC必须包含大量的比较器，会增加电路的复杂度及所占据的芯片面积。因此，闪存式ADC仅能用于数字输出信号的解析度低时。

与闪存式ADC相比，管线式ADC及循环式ADC需要较少比较器并占据较少芯片面积便可产生高解析度的数字输出信号。图1为现有的管线式ADC100的区块图。管线式ADC100包括多个相串联的管线级101～10N，每一管线级产生数字输出信号D_out的几个位。于这些相串联的管线级101～10N中，一在前的管线级产生一管线级输出值以表示数字输出信号D_out的较高位(significant)的位，并自其级输入信号减去其管线级输出值以得到一剩余信号，最后放大该剩余信号以得到其级输出信号。一后续管线级接着接收该在前管线级的级输出信号作为级输入信号，并以类似的方式产生其管线级输出值，以表示数字输出信号D_out的较低位的位。举例来说，第二管线级102依据其级输入信号R₁产生一管线级输出值d_o2与一级输出信号R₂，该级输出信号R₂又作为后续的第三管线级103的级输入信号。增益误差校正模块120接着收集管线级101～10N的管线级输出值d_o1～d_oN以产生最终的数字输出信号D_out。由于每一管线级仅产生数字输出信号D_out的几个位，各管线级输出值的解析度较低且需要较少的比较器便可运作。

图2为图1的管线式ADC100的第一管线级101的区块图。第一管线级101包括取样保存电路202、次级ADC204、加法器206、次级DAC(Digitalto Analog Converter)208、减法器210、以及放大器212。取样保存电路202取样级输入信号V_in。由于管线级101为管线式ADC100的第一个管线级，其级输入信号V_in为管线式ADC100的模拟输入信号。次级ADC 204接着数字化级输入信号V_in以产生一管线级输出值d_o1以表示管线式ADC 100的数字输出信号D_out的一至数个最高位的位。于一实施例中，次级ADC 204为一闪存式ADC。

加法器206接着将一修正码P₁与管线级输出值d_o1相加以得到一和值。次级DAC 208接着将该和值由数字格式转换为模拟格式以得到一和信号。减法器210接着自级输入信号V_in减去该和信号以得到一剩余信号。放大器212接着依据一增益值G放大剩余信号以得到其级输出信号R₁。级输出信号R₁接着输入后续管线级102作为其级输入信号，而第二管线级102以类似的方式产生其管线级输出值d_o2。除了未包含取样保持电路202及加法器206之外，管线式ADC 100的其它管线级的电路结构皆类似于第一管线级101。因为没有加法器206，于其它管线级中减法器210直接将次级DAC 208转换得到的管线级输出值自其级输入信号减除，以得到一剩余信号，接着以放大器212放大剩余信号而得到其级输出信号。