[发明专利]一种基于亚稳态检测的pipeline-SAR ADC数字级间增益校准方法

说明书

本发明涉及一种基于亚稳态检测的pipeline‑SAR ADC数字级间增益校准方法，所述校准方法包括：对模拟电路的逐级比较划分为N级，对第2～N级中的比较器依次作亚稳态检测，并将每级亚稳态指针输出到数字电路中；当数字校准电路接收到的指针为1时，累加当前数据，直到累加的数据个数达到上限时，则完成该级校准，将数据累加的和求平均后作为该级与前一级间的级间增益；重复上述步骤，得到每一级的级间增益，对每一级的级间增益进行处理得到数字校准电路的校准结果。本发明可以大大改善普通传统型SAR‑ADC因电容失配引入的误差；同时面积也比校正型的pipelineADC的面积更小，极大地提高了比较精度。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种基于亚稳态检测的pipeline-SAR ADC数字级间增益校准方法。

背景技术

随着现代技术的不断发展，航空航天、汽车应用、无线电、图像采集、雷达通信等领域对模数转换器的速度和分辨率等要求不断提升。传统的模数转换器常常采用Pipeline-ADC和SAR-ADC两种结构，但不论是这两者中的哪一个，都有各自的缺点；其中，Pipeline-ADC结构应用时存在以下缺点：第一、Pipeline-ADC受电容失配的影响较大，这导致Pipeline-ADC分辨率受到很大的限制；第二，Pipeline-ADC需要配备误差修正模块，这会增加ADC的功耗和面积，限制其在工业控制等领域的应用。而SAR-ADC结构因为面积小的优势，应用更为广泛；但在应用时，因其内部比较器无法稳定采样而影响其输出精度。

目前，在逐次比较的SAR-ADC中，因为受工艺、电压及工作环境的影响，比较器工作不稳定，极易出现亚稳态输出，从而影响到了SAR-ADC每一级比较的结果，进而影响整体性能和稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种基于亚稳态检测的pipeline-SAR ADC数字级间增益校准方法，解决了现有比较器比较过程中出现的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于亚稳态检测的pipeline-SARADC数字级间增益校准方法，所述校准方法包括：

对模拟电路的逐级比较划分为N级，对第2-N～N级中的比较器依次作亚稳态检测，并将每级亚稳态指针输出到数字电路中；

当数字校准电路接收到的指针设定值时，累加当前数据，直到累加的数据个数达到上限时，则完成该级校准，将数据累加的和求平均后作为该级与前一级间的级间增益；

重复上述步骤，得到每一级的级间增益，对每一级的级间增益进行处理得到数字校准电路的校准结果。

进一步地，所述对每级的级间增益进行处理得到数字校准电路的校准结果包括：

对每一级作亚稳态统计，求得对应当级的增益值G_N及其增益值倒数rG_N，得到每一级相对于第1级的增益Ga_N；

更新每一级的增益值倒数rGa_2～N(＝1/Ga_2～N)后，在输出数据时将该增益值倒数rG_2～N分别乘以对应级的数据D_2～N，然后相加，同时直接加上第1级的数据，即为SAR-ADC的校正输出结果DOUT。

所述对每级的级间增益进行处理得到数字校准电路的校准结果包括：

所述的对模拟电路第2～N级校正是从最后一级(第N级)开始，逐级向前执行校正，直到完成第2级的校正，为一次校正循环。

所述对每级的级间增益进行处理得到数字校准电路的校准结果包括：

所述的对模拟电路第2～N级的校正，为了避免溢出，在待校正的每一级都增加了一个冗余位。