[发明专利]模拟数字转换器的校正电路及校正方法

说明书

本发明揭露了一种模拟数字转换器的校正电路及校正方法。模拟数字转换器的校正方法包含以下步骤：(a)重置比较器的第一输入端的电压及第二输入端的电压；(b)改变第一电容群组的至少一电容的端电压；(c)模拟数字转换器产生一第一数字码；(d)在得到该第一数字码后，重置比较器的第一输入端的电压及第二输入端的电压；(e)改变第三电容群组的至少一电容的端电压；以及(f)模拟数字转换器产生一第二数字码。该第一数字码及该第二数字码被用来修正该模拟数字转换器的输出。

技术领域

本发明涉及模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)的校正电路及校正方法，尤其是涉及使用桥接式数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)(bridge DAC)的ADC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)ADC(以下简称SA ADC)的局部电路图。该SA ADC通过桥接式DAC 110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输出端的连续逼近缓存器(successive approximation 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)，此时连续逼近缓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包含两个电容数组，各自耦接比较器105的一个输入端。每个电容数组包含一个桥接电容(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)为电容数组的最高有效位(MSB)侧，左侧(即远离比较器105的一侧)为电容数组的最低有效位(LSB)侧。以图1中耦接比较器105的负输入端的电容数组为例，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串联后的等效电容值，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(因为电容值非为单位电容的整数倍)，加上LSB侧的电容的耦接桥接电容130或140的一端相对于地存在不可避免的寄生电容，使得桥接式DAC 110的线性度下降，而导致SA ADC的线性度下降。

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，其校正结果才精确。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，实际操作上发现，若比较器已执行校正流程但依然有残余的偏移量，或是比较器执行校正流程后遇到工艺、电压或温度的变化，执行该文献所提出的方法之后，桥接式DAC的线性度仍然不佳，而影响SA ADC的精确性。因此有必要提出ADC的校正方法与校正电路。