[发明专利]模拟数字转换器中的亚稳态检测和校正

说明书

一种操作模拟数字转换器（ADC）的方法，包括：使用比较器比较模拟输入信号和参考信号，并根据比较生成比较器的输出；将比较器的输出存储在至少一个存储单元中；监测所存储的比较器的输出以确定模拟输入信号和参考信号之间的差值是否在预定范围之内；以及在确定模拟输入信号和参考信号之间的差值在预定范围之内之后检测亚稳态误差。

技术领域

本发明涉及可用于在ADC中检测和/或校正亚稳态误差的方法和技术。

背景技术

模拟数字转换器（ADC）是将模拟输入信号转换成对应的数字输出信号的装置。通常，该转换通过使用一个或多个比较器比较模拟输入信号和一个或多个基准电压进行。然后，将这些比较的结果存储在存储器单元中，如锁存器或触发器。在大多数应用中，输入信号的采样以均匀的时间间隔进行，以生成表示模拟输入信号的数字值序列。

图1是示出1位ADC100的简化示例的框图。在这个示例中，模拟输入信号以时钟信号定义的均匀间隔转换成1位数字样本。

参照图1，ADC100包括比较器105和锁存器110。比较器105接收模拟输入信号V_in，并比较它和基准电压V_ref。在一些实施例中，当模拟输入信号V_in大于或等于基准电压V_ref时，比较器105输出“1”，当模拟输入信号V_in小于基准电压V_ref时，比较器105输出“0”。锁存器110存储比较器105的输出，并将存储的值作为数字样本d₀输出。比较器105的输出根据时钟信号clk更新。

一般来说，ADC100的位分辨率可以通过在模拟输入信号Vin和其他的基准电压之间进行更多的比较，并将这些比较的结果存储在更多的锁存器中来提高。这些更多的比较可以使用更多的比较器并行执行，或者它们可以使用相同或更多的比较器顺序执行。顺序执行比较的多位ADC的一个简化示例参照图2说明如下。

图2是示出逐次逼近寄存器（SAR）ADC200的简化示例的框图。在这个示例中，通过以时钟信号clk定义的均匀间隔执行“n+1”次电压比较，模拟输入信号V_in被转换成第（n+1）位的数字样本。

参照图2，ADC200包括比较器205、SAR210和数字模拟转换器（DAC）215。比较器205接收模拟输入信号V_in，并比较它和DAC215输出的参考信号V_ref。当模拟输入信号V_in大于或等于基准电压Vr_ef时，比较器205输出“1”，当模拟输入信号V_in小于基准电压V_ref时，比较器205输出“0”。SAR210使用对应的多个锁存器存储和输出数据d₀，d₁，...，d_n，并基于比较器205的输出更新这个数据。出于说明的目的，假定数据d₀表示数字样本的最高有效位，数据d_n表示最低有效位，依此类推。DAC215将数据d₀，d₁，...，d_n转换成基准电压V_ref，因此使用数据d₀，d₁，...，d_n更新基准电压V_ref。数据d₀，d₁，...，d_n和基准电压V_ref的更新根据时钟信号clk进行，时钟信号clk控制比较器205的输出的更新。