[发明专利]一种传感器失调校准方法

摘要

一种传感器失调校准方法，属于模拟集成电路技术领域。基于由粗校准模块、细校准模块、ADC和逻辑模块构成的校准系统，通过多次粗校准和细校准产生最终的粗校准码和细校准码，其中每一次校准时，将待校准的失调电压经过校准系统得到ADC的输出码，并将每一次得到的ADC的输出码通过逻辑模块产生每一次的粗校准码和细校准码反馈回校准系统得到更精确的粗校准码和细校准码；最后根据最终的粗校准码和细校准码得到校准失调电压，将待校准的失调电压减去产生的校准失调电压即完成失调电压的校准。本发明可以有效的消除失调电压，提高系统精度，可以适用于压力传感器的读出电路。

主权项

1.一种传感器失调校准方法，其特征在于，所述失调校准方法基于校准系统，所述校准系统包括粗校准模块、细校准模块、ADC和逻辑模块，所述粗校准模块包括第一粗校准DAC、第二粗校准DAC、第一运算放大器和第二运算放大器，所述细校准模块包括细校准DAC和第三运算放大器；所述逻辑模块的输入端连接所述ADC的输出端，用于根据所述ADC的输出码产生粗校准码DAIN和细校准码DBIN；所述细校准DAC的输入端连接所述细校准码DBIN，其输出端连接所述第三运算放大器的第一输入端；所述第三运算放大器的第二输入端连接共模电压，其输出端连接所述ADC的输入端；所述第一粗校准DAC和第二粗校准DAC的输入端连接所述粗校准码DAIN或均接0；所述第一运算放大器的输入端连接待校准的失调电压，其输出端连接所述第二运算放大器的第一输入端；所述第二运算放大器的第二输入端连接所述第一粗校准DAC和第二粗校准DAC的输出端，其输出端连接所述第三运算放大器的第一输入端；所述失调校准方法包括如下步骤：a、进行多次粗校准并得到每一次的粗校准码，取最后一次粗校准得到的粗校准码为最终的粗校准码DAIN_final，其中进行第i次粗校准得到第i次的粗校准码DAIN(i)的具体步骤如下，i为正整数：a1、设置所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的放大倍数，第一次粗校准时将所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的放大倍数调整至最小，随后每一次粗校准时增大上一次粗校准时所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的放大倍数；a2、将所述失调电压经过所述校准系统得到第i次粗校准时所述ADC的输出码DOUT_Ai，其中第i次粗校准时所述细校准DAC的输入端连接细校准码的初始值DBIN(0)＝2P‑1，P为所述细校准DAC的输入比特数；第一次粗校准时所述第一粗校准DAC和第二粗校准DAC的输入端均连接粗校准码的初始值DAIN(0)＝2N，N为所述第一粗校准DAC和第二粗校准DAC的输入比特数；第i次粗校准时根据第i‑1次粗校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Ai‑1决定所述第一粗校准DAC和第二粗校准DAC的输入码，具体为：当第i‑1次粗校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Ai‑1最高位有效时，所述第一粗校准DAC的输入端连接第i‑1次粗校准得到的粗校准码DAIN(i‑1)，所述第二粗校准DAC的输入端均接0；当第i‑1次粗校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Ai‑1最高位无效时，所述第二粗校准DAC的输入端连接第i‑1次粗校准得到的粗校准码DAIN(i‑1)，所述第一粗校准DAC的输入端均接0；a3、将步骤a2得到的第i次粗校准时所述ADC的输出码DOUT_Ai带入到公式(1)中得到第i次的粗校准码DAIN(i)；其中Vfull_coarse为所述第二运算放大器第二输入端的输入信号电压摆幅，Vadc_full为所述ADC输入信号的电压摆幅，GainB_Ai为第i次粗校准时所述第二运算放大器的增益，GainC_Ai为第i次粗校准时所述第三运算放大器的增益，M为所述ADC的输出比特数；b、进行多次细校准并得到每一次的细校准码，取最后一次细校准得到的细校准码为最终的细校准码DBIN_final，其中进行第j次细校准得到第j次的细校准码DBIN(j)的具体步骤如下，j为正整数：b1、设置所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的放大倍数，第一次细校准时增大最后一次粗校准时所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的放大倍数，随后每一次细校准时增大上一次细校准时所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的放大倍数；b2、将所述失调电压经过所述校准系统得到第j次细校准时所述ADC的输出码DOUT_Bj，其中第j次细校准时所述细校准DAC的输入端连接第j‑1次细校准得到的细校准码DBIN(j‑1)，第一次细校准时所述细校准DAC的输入端连接所述细校准码的初始值DBIN(0)；所述第j次细校准时所述第一粗校准DAC和第二粗校准DAC的输入码根据第j‑1次细校准时所述ADC的输出码DOUT_Bj决定，第一次细校准时所述第一粗校准DAC和第二粗校准DAC的输入码根据最后一次粗校准时所述ADC的输出码DOUT_Afinal决定，具体为：当第j‑1次细校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Bj‑1或最后一次粗校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Afinal的最高位有效时，所述第一粗校准DAC的输入端连接所述最终粗校准码DAIN_final，所述第二粗校准DAC的输入端均接0；当第j‑1次细校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Bj‑1或最后一次粗校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Afinal的最高位无效时，所述第二粗校准DAC的输入端连接所述最终粗校准码DAIN_final，所述第一粗校准DAC的输入端均接0；b3、将步骤b2得到的第j次细校准时所述ADC的输出码DOUT_Bj带入到公式(2)中得到第j次细校准的细校准码DBIN(j)：其中Vfull_fine为所述细校准DAC输出信号的电压摆幅，GainC_Bj为第j次细校准时所述第三运算放大器的增益；c、增大所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的放大倍数，将所述失调电压经过所述校准系统得到的所述ADC的输出码即为校准失调电压，其中所述细校准DAC的输入码设置为所述最终细校准码DBIN_final；所述第一粗校准DAC和第二粗校准DAC的输入码根据最后一次细校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Bfinal决定，具体为：当最后一次细校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Bfinal的最高位有效时，所述第一粗校准DAC的输入端连接所述最终粗校准码DAIN_final，所述第二粗校准DAC的输入端均接0；当最后一次细校准得到的所述ADC的输出码DOUT_Bfinal的最高位无效时，所述第二粗校准DAC的输入端连接所述最终粗校准码DAIN_final，所述第一粗校准DAC的输入端均接0；d、将所述失调电压减去所述校准失调电压。