[发明专利]数字模拟转换器的校正电路及校正方法

说明书

一种数字模拟转换器的校正方法，该数字模拟转换器应用于一连续逼近式模拟数字转换器并且包含一第一电容、多个第二电容及一桥接电容，该方法包含：(a)使该连续逼近式模拟数字转换器的一比较器的两输入端等电位；(b)改变该第一电容的一第一端点的电位；(c)得到该连续逼近式模拟数字转换器的一第一输出；(d)于得到该第一输出后，使该比较器的两输入端等电位；(e)改变该多个第二电容的多个第一端点的电位；(f)得到该连续逼近式模拟数字转换器的一第二输出；以及(g)依据该第一输出及该第二输出校正该数字模拟转换器。

技术领域

本发明涉及数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)的校正电路及校正方法，尤其涉及桥接式DAC(bridge DAC)的校正电

路及校正方法。

背景技术

图1是现有连续逼近式(successive approximation)模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)(以下简称SA ADC)的局部电路图。该SA ADC通过桥接式DAC110的电容切换操作与比较器105的比较操作，使比较器105的两个输入端的电压互相逼近，而在电压互相逼近的过程中，耦接于比较器105输出端的连续逼近暂存器(successiveapproximation register,SAR)(图未示)，依据比较器105的输出产生数字码。最后等桥接式DAC 110的所有电容都切换完毕后(即所有电容耦接至适当的电压)，此时连续逼近暂存器所产生的数字码即是SA ADC的最后输出值，也就是输入信号(由Vin及Vip所组成)经过模拟数字转换后的结果。

桥接式DAC 110包含两个电容阵列，各自耦接比较器105的一个输入端。每个电容阵列包含一个桥接电容(bridge capacitor)130或140。此说明书中定义桥接电容130或140的右侧(即邻近比较器105的一侧)为电容阵列的最高有效位元(MSB)侧，左侧(即远离比较器105的一侧)为电容阵列的最低有效位元(LSB)侧。以图1中耦接比较器105的负极的电容阵列为例，其MSB侧包含电容111、112、113，此三个电容的电容值分别为4C、2C、1C(C为正数)；其LSB侧包含电容151、152、153、154、155，此五个电容的电容值分别为8C、4C、2C、1C、1C。电容111、112、113的一端耦接桥接电容130的其中一端，并且直接与比较器105耦接；相对的，电容151、152、153、154、155的一端则不直接与比较器105耦接，而是先耦接桥接电容130的另一端，再通过桥接电容130耦接比较器105。电容111、112、113、151、152、153、154、155非耦接桥接电容130的一端则分别通过开关SW耦接至地或参考电压Vref。

理想上，对比较器105而言，LSB侧的所有电容与桥接电容130或140的等效电容值，应实质上等于MSB侧的最小电容的电容值。然而，因为桥接电容130或140的电容值不易做的精准(因为电容值为非整数)，加上电路中存在不可避免的寄生电容，使得桥接式DAC 110不理想，而导致SA ADC的操作产生错误。

文献《Split Capacitor DAC Mismatch Calibration in SuccessiveApproximation ADC》(Yanfei Chen,et al.,Split Capacitor DAC MismatchCalibration in Successive Approximation ADC,Custom Integrated CircuitsConference,2009.CICC'09.IEEE,pp.279-282,Sept.2009)提出一种校正桥接式DAC的方法。然而该文献所提出的方法必须先对比较器的偏移进行校正，当比较器的偏移够小时，其校正方法才可行。该文献的缺点在于，除了校正比较器必须耗费额外的时间之外，实作上发现，即使当比较器的偏移已被校正，执行该文献所提出的方法之后，桥接式DAC的表现仍然不佳。因此有必要提出更好的方法与电路来校正桥接式DAC。

发明内容