[发明专利]一种pipelined SAR ADC电容失配和级间增益误差的后台校准方法

权利要求书

1.一种用于修正pipelined SAR ADC中电容失配和级间增益误差的后台校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、采用下极板对输入信号进行采样；

步骤2、采样完成后，第一级SAR ADC开始转换；利用第一级SAR ADC中的比较器，该比较器称为第二比较器，对电容阵列的上极板电压进行比较，然后根据比较结果，将电容阵列的下极板拨到相应的参考电压；

步骤3、在第一级SAR ADC转换的同时，将连接两级SAR ADC的级间运算放大器复用为另一个额外的比较器，该比较器称为第一比较器；该级间运算放大器具有两种工作模式：在第一级SAR ADC转换期间，该级间运算放大器工作为一个比较器；在放大相位期间，该级间运算放大器工作为一个放大器，对第一级SAR ADC转换结束后电容阵列的上极板的余量电压进行放大；

步骤4、利用噪声量化器技术，检测第一级SAR ADC中电容阵列上的余量电压是否处于两个比较器的阈值范围内；当余量电压被检测到处于两个比较器的阈值范围内时，那么第一级SAR ADC的转换结束，然后将伪随机序列PN信号注入到电容阵列的上极板上；随后PN信号随着余量电压一起被级间运算放大器放大增益倍；

步骤5、在级间运算放大器进行放大的同时，第二级SAR ADC对放大后的余量电压进行采样；采样结束后，第二级SAR ADC开始进行转换，得到量化的数字输出码；

步骤6、对第二级SAR ADC的数字输出码与注入的伪随机序列PN信号进行乘法操作，再将乘法的结果进行累加取平均之后，电容失配和级间运放增益误差被提取出来；

步骤7、在pipelined SAR ADC转换时，使用之前步骤6提取出来的已知电容失配和级间运放增益误差在数字域重构模拟输入信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于修正pipelined SAR ADC中电容失配和级间增益误差的后台校准方法，其特征在于，所述噪声量化器技术是检测电容阵列的上极板电压是否处于第一级SAR ADC中的两个比较器阈值范围内；噪声量化器主要工作在第一级SAR ADC的转换相位，具体步骤为：

步骤（1）、将连接两级SAR ADC的级间运算放大器复用为第一比较器，和第一级SAR ADC中的第二比较器同时对一个余量电压进行比较，相当于一个余量电压同时被比较两次；

步骤（2）、假如两次比较结果相同，那么就将比较结果传输到第一级的SAR逻辑电路，进行SAR转换；假如两次比较结果不同，说明电容阵列的上极板的余量电压处于第一级SARADC中的两个比较器的阈值范围内；此时，第一级SAR ADC的转换就提前结束了，然后将伪随机序列PN信号注入到电容阵列的上极板，随后执行后续的数字校准方法。

3.根据权利要求1所述的一种用于修正pipelined SAR ADC中电容失配和级间增益误差的后台校准方法，其特征在于，伪随机序列PN信号注入步骤如下：

步骤A、伪随机序列PN信号是由+1和-1两种数随机组成的序列，每次PN注入只会随机注入序列中的一个数；

步骤B、当在第一级SAR ADC的第i位转换时噪声量化器检测到余量电压处于第一级SARADC中的两个比较器阈值范围内，SAR ADC转换结束；假如注入的PN信号为+1，那么将第一级SAR ADC中电容阵列的第i位电容的下极板连接到正参考电压，将第i位以后所有的电容阵列的下极板连接到负参考电压；假如注入的PN信号为-1，那么将第一级SAR ADC中电容阵列的第i位电容的下极板连接到负参考电压，将第i位以后所有的电容阵列的下极板连接到正参考电压。