[发明专利]模数转换器及权重电容校准方法

说明书

本发明提供一种模数转换器及权重电容校准方法，包括：逐次逼近型模数转换模块，接收输入信号，并对所述输入信号进行模数转换；锁频环模块，连接所述逐次逼近型模数转换模块中各权重电容单元，分别测量各权重电容的容值，并产生相应的频率信号；计数控制模块，连接于所述锁频环模块的输出端，并接收参考时钟，基于所述参考时钟对所述频率信号计数并产生对应权重控制信号，以对所述逐次逼近型模数转换模块中各权重电容的容值进行校准。本发明对各权重电容的容值大小进行间接测试后进行补偿，权重电容的准确性高；通过参考时钟实现准确测量极校准信息的及时更新，精度高；基于闭环操作实现自动校准。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种模数转换器及权重电容校准方法。

背景技术

高精度逐次逼近（Successive Approximation，SAR）ADC是一种非常常用的ADC，特别是针对一些高速高精度低功耗的应用。其主要架构简单，由权重电容构成的DAC，比较器以及数字控制逻辑组成一个完整的SAR ADC。也因此，在一些FINFET（鳍式晶体管，FinField-effect transistor）工艺节点下，SAR ADC尤其受欢迎。

但是相比sigma-delta ADC，SAR的精度一般很难做到像Sigma-delta ADC一样高。对于不加任何校准的SAR设计，受限于SAR ADC中DAC权重电容的匹配问题，一般其有效精度最高做到12bit，再往上做就必须引入权重电容的校准技术来消除电容失配导致的有效精度损失。目前研究中，关于权重电容的校准技术比较多，但是各有优劣。

因此，如何快速地、准确地、方便地校准电容的失配，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种模数转换器及权重电容校准方法，用于解决现有技术中权重电容的校准技术性能不全面的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种模数转换器，所述模数转换器至少包括：

逐次逼近型模数转换模块，接收输入信号，并对所述输入信号进行模数转换；

锁频环模块，连接所述逐次逼近型模数转换模块中各权重电容单元，分别测量各权重电容的容值，并产生相应的频率信号；

计数控制模块，连接于所述锁频环模块的输出端，并接收参考时钟，基于所述参考时钟对所述频率信号计数并产生对应权重控制信号，以对所述逐次逼近型模数转换模块中各权重电容的容值进行校准。

可选地，各权重电容单元均包括固定电容、可调电容、第一开关、第二开关及第三开关；所述固定电容与所述可调电容并联；所述第一开关的一端连接所述固定电容及所述可调电容的下极板，另一端接地；所述第二开关的一端连接所述固定电容及所述可调电容的下极板，另一端连接参考电压；所述第三开关的一端连接所述固定电容及所述可调电容的下极板，另一端连接所述锁频环模块；所述可调电容的控制端接收对应权重控制信号。

更可选地，所述逐次逼近型模数转换模块还包括第四开关、第五开关、第一电容、比较单元及数字控制单元；所述第四开关的第一端接收输入信号，第二端连接各权重电容单元中电容的上极板；所述第五开关的第一端连接所述第四开关的第二端，第二端接地；所述第一电容的上极板连接所述第四开关的第二端及所述比较单元的输入端，下极板接地；所述数字控制单元的输入端连接所述比较单元的输出端，输出数字信号及各权重电容单元的开关控制信号。

更可选地，所述逐次逼近型模数转换模块为单端输入结构或差分输入结构。