[发明专利]流水线A/D转换器及其带溢出标识位的数字校正方法

摘要

本发明公开了一种流水线A/D转换器带溢出标识位的数字校正方法，包括(1)对流水线A/D转换器中的各校正级施加抖动信号；(2)各流水线子级进行A/D转换并产生输出信号和二进制编码；(3)对各校正级的输出信号进行处理求得校正参数；(4)根据校正参数对二进制编码进行编码重建得到带有两位溢出标志位的A/D数字编码；同时本发明还公开了一种用于该方法的流水线A/D转换器，包括有若干个流水线子级和一个Flash??A/D转换器。本发明通过扩展流水线子级的允许输入范围并对校正级施加较大幅值的抖动信号，能校正阈值电压失调、电容失配和运放有限开环增益引起的误差，校正时间短，校正精度高，可分别标识正向溢出和负向溢出。

主权项

一种流水线A/D转换器，包括有若干个流水线子级和一个Flash A/D转换器，其特征在于：所述的流水线子级由一个运算放大器、一个二进制编码转换器、一个开关控制逻辑、一个接地开关、一个反馈开关、一个反馈电容、一个空闲开关、一个空闲电容、(2B 1)个采样电容、2B个采样开关、2B个三选开关和若干个比较器构成，校正级包含m个比较器，非校正级包含2B个比较器，m为大于等于(2B+1+1)的自然数，B为流水线子级的有效位数；其中，运算放大器的正相输入端接地，运算放大器的反相输入端与接地开关的一端、反馈电容的一端、空闲电容的一端和所有采样电容的一端相连，接地开关的另端接地，运算放大器的输出端与反馈开关的一端相连并产生输出信号；反馈电容的另端与对应的采样开关的一端和反馈开关的另端相连，空闲电容的另端与空闲开关的一端和对应的三选开关的输出端相连，空闲开关的另端接地，每个采样电容的另端分别与对应的采样开关的一端和对应的三选开关的输出端相连，所有采样开关的另端与所有比较器的正相输入端相连并接收输入信号；所有比较器的反相输入端分别接收外部设备提供的不同幅值的基准电压信号，若流水线子级为非校正级，所有比较器的输出端分别与二进制编码转换器对应的各输入端和开关控制逻辑对应的各输入端相连，若流水线子级为校正级，阈值电压为±iVref/2B的2B+1+1个比较器的输出端分别与二进制编码转换器对应的各输入端和开关控制逻辑对应的各输入端相连，其余比较器的输出端与外部数字信号处理模块相连，i为小于等于2B的自然数；二进制编码转换器的输出端生成二进制编码并与外部数字信号处理模块相连，开关控制逻辑的第一控制端接收外部设备提供的时钟控制信号，开关控制逻辑的输出端为所有三选开关的控制端提供开关控制信号，若流水线子级为校正级，开关控制逻辑的第二输入端还接收外部设备提供的抖动信号的伪随机序列；三选开关的三个输入端分别接收外部设备提供的正负满幅值的基准电压信号和零电平信号，接地开关、反馈开关和采样开关的控制端分别接收外部设备提供的三种不同相位的时钟控制信号，空闲开关的控制端接收外部设备提供的时钟控制信号与采样开关的控制端接收的时钟控制信号相位相同；其中反馈开关的控制端接收的时钟控制信号与开关控制逻辑的第一控制端接收的时钟控制信号相位相同；所述的Flash A/D转换器为带有冗余位的Flash A/D转换器，其由(2E+1)个比较器和一个二进制编码转换器构成，E为Flash A/D转换器的有效位数；其中，所有比较器的正相输入端接收输入信号，所有比较器的反相输入端接收外部设备提供的不同幅值的基准电压信号，所有比较器的输出端分别与二进制编码转换器对应的各输入端相连，二进制编码转换器的输出端生成二进制编码并与外部数字信号处理模块相连。