[发明专利]一种流水线逐次逼近型ADC位权校准系统和方法

权利要求书

1.一种流水线逐次逼近型ADC位权校准系统，其特征在于，所述流水线逐次逼近型ADC位权校准系统包括第一级量化单元、放大器、第二级量化单元、后台增益校准控制逻辑电路、前台位权校准控制逻辑电路和数字重构模块；

所述第一级量化单元包括第一DAC模块和第二DAC模块，第一DAC模块的电容值小于第二DAC模块的电容值；第一DAC模块和第二DAC模块同时对信号进行采样，第一DAC模块量化完成后，输出第一级数字码至数字重构模块的同时，根据得到的第一级数字码切换第二DAC模块生成余量电压，生成的余量电压和第二DAC模块对应的位权有关，余量电压经过放大器放大后传输到第二级量化单元进行量化；

所述前台位权校准控制逻辑电路用于在ADC进入正常工作状态前，对第二DAC模块的电容失配进行前台校准；具体地，将第二DAC模块的最高位至倒数第二位电容等分为两部分，通过外部数字模块强制切换以生成和电容对应实际权重有关的余量电压，经过放大器放大和第二级量化单元第二级量化后，输出相应的第二级数字码至数字重构模块，根据第二级数字码计算得到第二DAC模块的位权；

所述后台增益校准控制逻辑电路通过在第二DAC模块中注入伪随机PN信号实时跟随放大器的增益变化，对放大器进行后台校准；

所述数字重构模块将后台校准得到的放大器的实际增益与前台校准得到的第二DAC模块的位权之间的比例关系相结合，得到实时的位权，再结合第一级数字码和第二级数字码对信号进行重构。

2.根据权利要求1所述的流水线逐次逼近型ADC位权校准系统，其特征在于，所述前台位权校准控制逻辑电路的位权校准过程包括以下步骤：

将第二DAC模块的最高位至倒数第二位电容等分为两部分：CH₂至CH_n以及CL₂至CL_n，最后1/n单位电容C_d1用于PN注入，同时增加k/n单位电容C_d2用于控制校准时生成的余量范围，其中n/2-1≤k≤n/2+1；在ADC正常工作状态时，CH₂至CH_n以及CL₂至CL_n分别合并为C₂至C_n进行切换；

校准开始时，N端与P端互补，CH_2-n与C_d2下极板接VDD，其余电容下极板接GND；校准C_d2的位权时，将C_d2下极板电压从VDD切换到GND，此时第一级生成的余量电压为-2C_d2/C_tot·V_DD+V_OS，经过放大器放大后被第二级量化，得到对应数字码D_d2；之后校准其他电容时，C_d2保持切换到GND的状态，用于抵消失调电压V_OS；校准C_d1的位权时，将C_d1下极板电压从GND切换到VDD，此时生成余量电压为2C_d1/C_tot·V_DD-2C_d2/C_tot·V_DD+V_OS，对应数字码D_d1，计算得到C_d1的权重为D_d1-D_d2，失调电压已经被抵消；未拆分的C₁校准切换方式和C_d1相同；

对CH_2-n、CL_2-n进行校准，通过切换生成余量，经过放大器放大后被第二级量化得到对应的数字码：

计算得到位权：

后台伪随机PN信号注入C_d1用于跟踪放大器增益变化，并结合前台校准得到的位权之间的比例关系计算得到实时的位权。