[发明专利]电容阵列权重校准的方法

说明书

本发明公开了一种电容阵列权重校准的方法，该方法包括获得第L位以前的所有位上的校准后的电容的权重，其中，L为大于等于2的自然数；获得第L位以前的所有位上的比特值，所述比特值根据电荷守恒定律获得；将所述L位之前的每一位上的电容的权重与对应位上的比特值相乘，并将所有乘积的和，作为所述第L位上的电容校准后的权重。然后按此方法依次校准之后每一位电容的权重。所述电容阵列的权重通过此方法校准后，即使电容间存在不匹配，最后整个电容阵列仍能表现出很好的线性度，此方法不仅计算简单且适用范围较广。

技术领域

本发明属于模拟数字转换器技术领域，具体涉及一种电容阵列权重校准的方法。

背景技术

目前应用最广泛的模数转换器(ADC)都是以电容阵列为其主体结构，而在集成电路制造过程中，电容器之间会存在匹配问题，特别是对于晶片面积有限的应用，单位电容变得越来越小，使得电容器的匹配变得更加恶化，电容的失配误差对ADC性能影响很大，因此就需要对其进行校准。

现有技术的一种自校准技术是借助一个单独的校准电容阵列，来测量每一位电容的误差，并将其误差存入寄存器中，实际工作时，校准电容阵列将误差转换成模拟量，并在模拟域减去这个误差。这种方式在测量和减去误差电压的时候需要一个额外的电容阵列，增加了芯片面积，且无法广泛使用。

现有技术的另一种非二进制电容阵列冗余校准方法，允许建立不完全而引起的动态误差的存在，但需要额外增加许多转换周期，且非二进制电容阵列需要ROM记录每一位的权重，以及最后的输出码的复杂计算，需要大量的时间来使算法收敛到一定的精度值，大大增加了系统的复杂性，并且非二进制电容阵列在版图上难以实现匹配设计。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电容阵列权重校准的方法，以解决现有技术中，校准方法复杂，占用芯片面积大，适用范围小的问题。

本发明提出一种电容阵列权重校准的方法，包括：

获得第L位以前的所有位上的校准后的电容的权重，其中，L为大于等于2的自然数；

获得第L位以前的所有位上的比特值；所述比特值根据电荷守恒定律获得；

将所述L位以前的每一位上的电容的权重与对应位上的比特值相乘，并将所有乘积的和，作为所述第L位上的电容校准后的权重。

优选地，获得所述比特值的步骤包括：

将电容阵列的顶板连接至共模电压，并将要校准的第L位的电容的底板连接至参考电压，其他电容的底板均连接至共模电压；

将电容阵列的顶板浮空，并将第L位的电容的底板连接至共模电压，通过调整第L位以前的所有位上的电容的底板连接至所述共模电压或者所述参考电压，使得所述电容阵列的顶板电压再次回到所述共模电压；

根据第L位以前的所有位上的电容的底板的连接状态，确定所述比特值。

优选地，所述比特值为1或0，当所述电容器阵列的顶板电压再次回到所述共模电压时，当某一位上的电容的底板连接至所述参考电压时，该位的比特值为1；当某一位上的电容的底板连接至所述共模电压时，该位的比特值为0。

优选地，每一位电容的权重计算，均取T次计算的平均值，其中，T为大于等于1的自然数。

优选地，所述电容阵列权重校准是依次进行的，每一位电容的权重计算是建立在前一位电容的权重已经更新的基础上。

优选地，在所述电容阵列中还包含一额外电容，所述额外电容连接至所述电容阵列的最低位，且具有预定的权重，用以防止权重计算超限。

优选地，当指定位的电容权重计算完毕后，该位的电容权重被写入到寄存器中以更新它的权重值。