[发明专利]一种电容型逐次逼近模数转换器及其自校准方法

权利要求书

1.一种带片内数字自校准的电容型逐次逼近模数转换器，其特征在于，包括权重寄存器、电容型SAR ADC和校准单元；其中所述校准单元包括sigma-delta ADC、采样保持电路、数字校准电路；

该采样保持电路的输入端经第一校准控制开关与信号输入端连接，该采样电路的输出端经该sigma-delta ADC的输入端连接，将采样结果发送给该sigma-delta ADC，该sigma-delta ADC的输出端与该数字校准电路连接，用于对该采样结果进行量化并截取量化结果高n位得到D₁发送给该数字校准电路；

该电容型SAR ADC的比较器输出端经第二校准控制开关与该数字校准电路连接，用于将n位量化结果D₂发送给该数字校准电路；n为电容型SAR ADC的位数；

该数字校准电路与该权重寄存器连接，该数字校准电路用于根据D₁、D₂对该权重寄存器中的权重值进行更新；其中更新所述权重值的公式为：其中，W_i(old)为该权重寄存器中第i位当前的权重，W_j(old)为该权重寄存器中第j位当前的权重，W_j(new)为该权重寄存器中第j位更新后的权重，D_2i为D₂中第i位量化结果，D_2j为D₂中第j位量化结果，α为更新步长；

该权重寄存器与该电容型SAR ADC的比较器输出端连接，用于存储该SAR ADC中每一位电容的权重值，以及对该电容型SAR ADC输出的n位量化结果D₂进行加权计算后输出。

2.如权利要求1所述的电容型逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述数字校准电路用于根据D₂和该权重寄存器中当前的权重值计算D₂的加权值；然后将该加权值与D₁相减后得到一误差error；然后利用更新步长α和该误差error值对该权重寄存器中的权重值进行迭代更新。

3.如权利要求1所述的电容型逐次逼近模数转换器，其特征在于，α取值设定在1/2⁸LSB～1/2¹⁰LSB之间。

4.如权利要求1所述的电容型逐次逼近模数转换器，其特征在于，该sigma-delta ADC为有效位数高于n的基于2阶1比特开关电容采样sigma-delta调制器的sigma-delta ADC。

5.一种带片内数字自校准的电容型逐次逼近模数转换器的自校准方法，其步骤包括：

1)在校准模式下，sigma-delta ADC和电容型SAR ADC对同一信号同时进行采样；然后该sigma-delta ADC的输出端对采样结果进行量化并截取量化结果高n位得到D₁发送给该数字校准电路，该电容型SAR ADC对采样结果进行量化得到的n位量化结果D₂发送给该数字校准电路；n为电容型SAR ADC的位数；该数字校准电路根据D₁、D₂对权重寄存器中的权重值进行更新；每次迭代更新后的权重值存储在该权重寄存器中；其中更新所述权重值的公式为：其中，W_i(old)为该权重寄存器中第i位当前的权重，W_j(old)为该权重寄存器中第j位当前的权重，W_j(new)为该权重寄存器中第j位更新后的权重，D_2i为D₂中第i位量化结果，D_2j为D₂中第j位量化结果，α为更新步长；

2)在非校准模式下，电容型SAR ADC对输入信号进行采样，然后对采样结果进行量化得到的n位量化结果发送给该权重寄存器；然后改权重寄存器根据存储的权重值对该n位量化结果进行加权计算后输出。