[发明专利]一种适用于逐次逼近模数转换器的后台电容失配校准方法

摘要

一种适用于逐次逼近模数转换器的后台电容失配校准方法，属于模拟集成电路技术领域。通过在SAR ADC电容阵列的高M位量化电容中注入PN码进行量化，得到实际量化码字中的PN码注入量；再利用高M位量化电容的权重估计值消除PN码注入量得到输入信号的估计值；将输入信号的估计值分别与注入的PN码做相关操作得到对应的相关系数，当相关系数不满足精度要求时更新高M位量化电容的权重估计值后重新计算输入信号的估计值，直到所有相关系数均满足精度要求后用最终的输入信号的估计值转换得到经过校准后的输出码字。本发明方法简单且精度高，能够在改善SAR ADC性能和减少成本上实现平衡；另外本发明可以在数据转换过程中进行实时后台运行，无需额外的校准周期。

主权项

1.一种适用于逐次逼近模数转换器的后台电容失配校准方法，所述逐次逼近模数转换器为单端输入结构，包括一个电容阵列，所述电容阵列包括N位量化电容，按电容权重值从小到大排列分别是第0位至第N‑1位量化电容，其中N为正整数；其特征在于，所述后台电容失配校准方法包括如下步骤：步骤一、所述N位量化电容的上极板互连并作为所述电容阵列的输出端，所述电容阵列的高M位量化电容的下极板连接输入信号、地电压或对应的校准基准电压，M为正整数且不大于N，所述电容阵列的低N‑M位量化电容的下极板连接输入信号、地电压或基准电压Vref；所述逐次逼近模数转换器对输入信号进行量化得到N位量化电容对应的N位实际量化码字Di′，i∈[0，N‑1]；其中所述高M位量化电容中第N‑j位量化电容对应的校准基准电压Vrefj＝Vref+PNj×rj×V1，j为正整数且j∈[1,M]，PNj为第N‑j位量化电容对应的PN码，rj为第N‑j位量化电容对应的PN码PNj的系数，rj∈(0，1)，PN码的模拟电压V1为常数；步骤二、计算所述实际量化码字中的PN码注入量PNinj：其中wN‑j为第N‑j位量化电容在所述电容阵列中的理想权重；步骤三、用高M位量化电容的权重估计值代替所述PN码注入量PNinj中高M位量化电容在所述电容阵列中的理想权重，得到PN码注入量的估计值PN’inj：其中w(N‑j),est为第N‑j位量化电容的权重估计值；步骤四、根据步骤三得到的所述PN码注入量的估计值PN’inj和步骤一得到的N位量化电容对应的N位实际量化码字Di′计算所述输入信号的估计值Vest：其中wi为第i位量化电容在所述电容阵列中的理想权重；步骤五、将步骤四得到的所述输入信号的估计值V_est分别与所述电容阵列中高M位量化电容对应的PN码做相关操作得到对应的M个相关系数，其中第N‑j位量化电容对应的PN码PN_j的相关系数当所述M个相关系数均达到精度要求时转到步骤六，否则更新所述高M位量化电容中每位量化电容的权重估计值后返回步骤三并重复步骤三至步骤五，在步骤三中利用更新后的所述高M位量化电容的权重估计值计算PN码注入量的估计值PN’_inj，其中第N‑j位量化电容更新后的权重估计值w_(N‑j),est'＝w_(N‑j),est‑μ×cor_j，更新步长μ为常数；步骤六、依次得到所述逐次逼近模数转换器经过校准后的最高位即第N‑1位输出码字D(N‑1)到最低位即第0位输出码字D(0)后完成校准；其中得到所述逐次逼近模数转换器经过校准后的第i位输出码字的具体步骤为：a、计算第i位理想输出码字对应的模拟量Dout(i)＝Dout(i+1)‑D(i+1)×1/2N‑i‑1Vref；其中第N‑1位理想输出码字对应的模拟量Dout(N‑1)为步骤五中利用输入信号的估计值Vest计算的相关系数均满足精度要求时的所述输入信号的估计值Vest；b、将第i位理想输出码字对应的模拟量Dout(i)与第i位量化电容理想权重的模拟量1/2N‑iVref进行比较，当Dout(i)>1/2N‑iVref时，得到经过校准后的第i位输出码字D(i)为1，否则得到经过校准后的第i位输出码字D(i)为0。