[发明专利]一种应用于逐次逼近模数转换器的中位选取电容校正方法

说明书

该发明公开了一种应用于逐次逼近模数转换器的中位选取电容校正方法，涉及微电子学与固体电子学领域，特别是该领域中电阻电容型逐次逼近模数转换器中的电容设置方法。本发明采用单位电容构成混合电阻电容型逐次逼近模数转换器中的正负电容阵列，对电容阵列中的单位电容经过多次组合，排序，中位选取以构成逐次逼近模数转换器的各级有效位。相比于传统校正方法有利于线性度的进一步提升，静态性能与动态性能均有显著提升。

技术领域

本发明涉及微电子学与固体电子学领域，特别是该领域中电阻电容型逐次逼近模数转换器中的电容设置方法。

背景技术

无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物，目前成为计算机科学领域中一个活跃的研究分支。模数转换器(Analog-to-Digital Converter，缩写为ADC)是无线传感器网络中节点的重要组成部分。ADC一般分为逐次逼近模数转换器(SARADC)、闪速模数转换器(FLASH ADC)、流水线型模数转换器(Pipeline ADC)、过采样模数转换器(Σ-ΔADC)，SAR ADC具有高精度低功耗并且兼具中等速度的优势，广泛运用于如便携手持设备、智能传感器等嵌入式低功耗的应用。

ADC的精度主要取决于两个元素：噪声和元件之间的不匹配。在SAR ADC的设计中，如何在有限的面积中达到最佳的精度和功耗权衡，并保证一定的速度，对设计者提出了很高的要求。特别是在高精度(大于10位)的SAR ADC的设计中，对于电路架构和不同校正算法的选取，是设计者始终面临的问题。文献[J.Zhong,Y.Zhu,C.Chan,S.Sin,S.U andR.P.Martins,A 12b 180MS/s 0.068mm2With Full-Calibration-IntegratedPipelined-SAR ADC,in IEEE Transactions on Circuits and Systems I:RegularPapers,vol.64,no.7,pp.1684-1695,July2017.]提出通过增加一个用于校正主DAC的校正DAC,校正整个模数转换器输出误差。校正后精度性能会有明显的改善，但是校正DAC会增加整体DAC模块的功耗和面积。文献[W.Liu,P.Huang,Y.Chiu,“A 12-bit,45-MS/s,3-mWRedundant Successive Approximation Register analog-to-Digital Converter WithDigital Calibration,”IEEE Journal of Solid-State Circuits,2011,46(11):2661–2672]采用“最小均方误差”后台校正算法，对基数(Radix)小于2的12位非二进制电容阵列的失配误差进行校正，能实时跟踪电源电压、温度变化造成的电容误差变化，校正之后降低了功耗，但是整个校正部分在片外通过软件方法实现，没有考虑校正的非理想因素、校正算法的复杂度、校正精度，复杂的数字后处理等，制约了该后台校正算法的适用性，并且增加了版图设计的复杂度，在实际应用中有较大的限制。

发明内容

本发明针对现有技术中性能较差的缺陷，设计出一种应用于逐次逼近模数转换器的电容校正方法。

本发明技术方案为一种应用于逐次逼近模数转换器的中位选取电容校正方法，该方法包括：

步骤1：采用单位电容构成混合电阻电容型逐次逼近模数转换器中的正负电容阵列，设正负电容阵列各包含n个单位电容，并将单位电容进行标号：C_u1、C_u2、C_u3、C_u4......C_u(n－1)、C_un；