[发明专利]一种流水线ADC数字域增益校准方法

权利要求书

1.一种流水线ADC数字域增益校准方法，其特征在于，由流水线高级向低级依次校准，每一级校准首先将当前级流水级的输入Vin从低到高依次选通所有比较器的阈值电平，每一次选通期间，使用数据选择器将阈值电平对应的两个相邻数字码作为DAC的输入，在DAC输入两种不同数字码的情况下比较当前级和后级的总数字输出即可得到理想增益和实际增益的误差；再将所有选通期间的误差送入累加器，得到需要校正的误差平均值，最终通过可编程反馈电容的方式来调整MDAC电路的级间增益，从而减小；

包括以下步骤：

(1)增益误差测量时，流水线ADC的输入Vin接固定电位，在电路上通过接子ADC的阈值电压实现；

(2)使用数据选择器(MUX)选择步骤(1)中的阈值电压对应的两种数字码D_step1和D_step2作为当前流水级的数字输出和DAC的输入；

(3)步骤(2)对应的两种数字码将得到两种不同的后级数字输出D_backend1和D_backend2；

D_backend1和D_backend2的关系由以下公式确定

D_backend1-D_backend2＝kG_actual

其中n为当前级bit数，m为后级bit数，G_actual为实际增益；

(4)步骤(2)当前级和后级的总数字输出D_out1＝kG_theoryD_step1+D_backend1，

D_out2＝kG_theoryD_step2+D_backend2；

其中G_theory为理论增益；

(5)根据步骤(3)(4)的结果，将D_out1和D_out2相减可得到以下公式

D_out1-D_out2＝k(G_actual-G_theory)

将增益误差测量转换为数字码的对比，通过比较步骤(4)中的数字码即可得到理论增益和实际增益的关系；

(6)重复步骤(1)使Vin从低到高输入不同的阈值电压，并重复步骤(2)至(5)得到所有阈值电压下的误差，将这些误差送入累加器得到增益误差的均值；

(7)通过可编程反馈电容的方式来调整MDAC电路的级间增益，从而使步骤(6)得到的增益误差的均值减小，得到全局最优解。

2.根据权利要求1所述的一种流水线ADC数字域增益校准方法，其特征在于，通过可编程反馈电容的方式来调整MDAC电路的级间增益的过程如下：

若D_out1D_out2，即实际极间增益大于理想极间增益，通过增加开关闭合个数减小实际增益值；

若D_out1D_out2，即实际极间增益小于理想极间增益，通过减小开关闭合个数增加实际增益值；

若D_out1＝D_out2，即实际极间增益等于理想极间增益，校准结束。

3.根据权利要求1所述的一种流水线ADC数字域增益校准方法，其特征在于，利用以下公式来确定D_backend1和D_backend2的值：

其中V_out1和V_out2分别为DAC输入的两种数字码D_step1和D_step2时对应的当前级输出，V_ref为参考电压，m为后级级数，G_actual为实际增益值，Vin为输入的当前级ADC的阈值电压，V_比较器1和V_比较器2分别为Vin取阈值电压时对应的两种比较器电压。