[发明专利]一种SAR ADC高精度电容阵列校正方法

摘要

一种SAR ADC高精度电容阵列校正方法，属于模拟集成电路技术领域。本发明基于传统SAR ADC的全数字片上电容校准技术。其中，所述SAR ADC的校正电容阵列有若干个，每个校正电容阵列包含若干个以二进制关系分布的小型电容，校正电容阵列的个数与每个校正电容阵列的大小与其对应的主电容阵列中的电容大小相关。SAR ADC的工作模式分为校正模式与正常工作模式，上电之后首先进入校正模式，通过内置校正逻辑在若干个时钟周期内完成校正，校正阵列得到其对应的校正信息。完成校正后芯片进入正常工作模式，校正电容阵列携带校正信息跟随所述主电容阵列同时翻转，对DAC输出电压进行补偿，提高DAC的输出线性度，达到提升ADC精度与线性度的目的。

主权项

1.一种SAR ADC高精度电容阵列校正方法，通过校正电容阵列补偿的方式，校正高精度SAR ADC中电荷重分配式主电容阵列构成的DAC的输出线性度；其中，所述SAR ADC的校正电容阵列共有若干个，每个校正电容阵列又包含若干个以二进制关系分布的小型电容，其校正电容阵列的个数与每个校正电容阵列的容值大小与其对应的主电容阵列中的电容大小相关，所述校正阵列与主电容阵列中容值最大的电容记为高位电容，容值最小的电容记为低位电容；SAR ADC的工作模式分为校正模式与正常工作模式，芯片上电之后首先进入校正模式，通过内置校正逻辑在若干个时钟周期内完成校正，每个校正阵列得到其对应的校正信息；当完成校正过程后，芯片进入正常工作模式，校正电容阵列携带校正模式下获得的校正信息跟随所述主电容阵列同时翻转，对主电容阵列翻转时的电压值进行补偿，提高整体DAC的输出线性度；其特征在于，所述高精度电容阵列校正方法包括以下步骤：步骤一、从校正阵列的最低位开始，将所述校正电容阵列、主电容阵列复位，同时进行一次预量化，记录此时的转换结果；步骤二、将主电容阵列校正位电容与其低位电容异向翻转，得到相应的残差电压，此电压为校正位电容与低位电容之差的电压域取值；步骤三、将步骤二得到的电压信息进行量化，量化结果储存于当前校正阵列所对应的寄存器中；步骤四、重复步骤二和步骤三，将得到的值逐次累加后通过移位寄存器进行平均值处理，同时和步骤一得到的预量化值比较，取其差值作为当前校正电容的最终结果；步骤五、此时步骤四得到主电容最低位的校正结果，并将结果存储于校正阵列寄存器中，随即校正更高位电容，翻转电容时将低于当前校正位的加载寄存器结果之后的校正阵列与被校正电容同时翻转，即可得到经过校正的电压信息，同时重复步骤二、三、四，得到高位校正结果，知道最高位电容校正结束；步骤六、此时校正过程已经完成，SAR ADC进入正常工作模式。