固定电容器耦合于衰减电容器的顶板与可变电压参考之间。可使用所述可变电压参考及所述固定校正电容器来校准所述衰减电容器中的误差。所述可变电压参考改变所述衰减电容器上的电荷且借此补偿其中的误差。校准数/模转换器可结合所述可变电压参考而使用或取代所述可变电压参考，且可因为来自SAR逻辑的不同电荷补偿值而在迭代式SAR DAC电容切换过程期间编程所述校准数/模转换器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】逐次逼近寄存器（SAR)模/数转换器（ADC)衰减电容器校 准方法及设备 相关专利申请案 本申请案主张2013年3月8日申请的共同拥有的第61/775, 326号美国临时专利 申请案的优先权，其出于全部目的以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及逐次逼近寄存器（SAR)模/数转换器（ADC)，且更明确来说，本专利技术涉 及SARDAC中的衰减电容器的校准。
技术介绍
逐次逼近寄存器（SAR)模/数转换器（ADC)常常为具有中到高样本率的中到高分 辨率应用的选择的架构。SARADC的分辨率最常见在从8位到16位的范围内，且其提供低 功率消耗以及小形状因数。此特征组合使得这些ADC很好地适用于各种应用，例如便携式 /电池供电仪器、笔数字化仪、工业控制件及数据/信号获得。顾名思义，SARADC基本上实 施二元搜索算法。因此，当内部电路可以数兆赫（MHz)运行时，ADC样本率为归因于逐次逼 近算法而为所述数字的分数。 衰减电容器（Ca)可用于SARADC内部的两个电容DAC之间以减小所需电容值的 范围。衰减电容器（Ca)的一侧耦合到最高有效位（msb)DAC(mDAC)且衰减电容器（Ca)的 另一侧耦合到较低位DAC(nDAC)。衰减电容器（Ca)的绝对值取决于介于所述单元电容器的 底板寄生电容与较低位DAC电容器的顶板寄生电容之间的DAC比率中的单元电容器的值。 所制造的衰减电容器（Ca)电容达到优选于相对于mDAC单元电容器的百分之0.25准确性 的容限是至关重要的。由于衰减电容器（Ca)取决于制造于其上的集成电路硅裸片中的寄 生电容，因此在现有技术中以两种方式来实现此高准确性：（1)基于测量数据以校正所述 寄生电容值且接着再制造SARDAC(图1)的硅裸片的硅迭代，及（2)引入相对于工艺及温 度变动的其自身可变寄生电容的变容二极管（电压可变电容器）（图2)的使用。 参考图1，描绘具有介于其mDAC与nDAC之间的衰减电容器（CA)的典型现有技术 分离式电容SARDAC的示意图。存在针对使用基于所述硅迭代的工艺现有技术方法（1)的 SARDAC的衰减电容器（CA)的精细调谐的问题。不存在寄生电容的CA的值为： 其中a为mDAC的单元电容器与nDAC的单元电容器之间的比。存在寄生电容的 CA的值为： 其中A为与寄生相关的因子。例如，SARDAC的5C-5C-2R的实施方案可具有CA 的寄生顶板布线及底板布线，其中CA约为Cu的107. 204%，其中Cu= 150毫微微法拉（fF) 且CA= 160. 8fF。CA中的百分之一（1% )的误差（1. 6fF)导致约0? 3DNL或1DNL的约3% 误差。总预期的布线电容器=60fF。（；可从所述寄生电容计算，但不可能第一次便得到所 需要的正确电容。 参考图2，描绘具有介于其中mDAC及nDAC与电压可变电容器补偿电路之间的衰减 电容器（Ca)的典型现有技术分离式电容DAC的示意图。使用固定电压参考（VKEF)的现有 技术方法（2)，用于控制电压可变电容器（变容二极管）212的补偿DAC(cDAC) 210具有横跨 工艺、电压及温度（PVT)条件的某个范围的大电容变动。添加所述变容二极管以校正衰减 电容器（Ca)的寄生变动，但其自身添加更大电容变动，例如所述变容二极管添加寄生电容 到nDAC的顶板。变容二极管212的使用可导致横跨PVT条件的某个范围的性能变动及差 动非线性（DNL)灵敏度。
技术实现思路
因此，存在对更易于校准SARDAC中的衰减电容器的方式的需要，且其中此校准横 跨工艺、电压及温度（PVT)条件的广泛范围仍保持稳定。 根据实施例，用于校准逐次逼近寄存器（SAR)模/数转换器（ADC)的设备可包 括：最高有效位数/模转换器（mDAC)，其包括多个经二进制加权的第一电容器；较低位数/ 模转换器（nDAC)，其包括多个经二进制加权的第二电容器；衰减电容器，其耦合于mDAC与 nDAC之间；校正电容器，其具有固定电容值，其中所述校正电容器可耦合到所述衰减电容 器；及可变电压参考可耦合到固定值电容器；其中来自所述可变电压参考的电压可经调整 以改变用于补偿所述衰减电容器的电容值误差的校正电容器上的电荷。 根据另一实施例，所述校正电容器的第一板可耦合到所述衰减电容器且所述校正 电容器的第二板可耦合到所述可变电压参考。根据另一实施例，所述校正电容器及所述多 个经二进制加权的第二电容器可为固定值金属-绝缘体-金属（MM)电容器。根据另一 实施例，所述校正电容器及所述多个经二进制加权的第二电容器可为固定值金属-氧化 物-金属（MOM)电容器。根据另一实施例，所述可变电压参考的调整可为可编程的。根据 另一实施例，所述可编程可变电压参考可从逐次逼近寄存器（SAR)编程。根据另一实施例， 所述SAR控制在模/数转换期间可由SARDAC来选择所述多个经二进制加权的第一电容器 及第二电容器中的哪一者。根据另一实施例，所述可编程可变电压参考可从用于所述校正 电容器上的多个不同电荷的所述SAR编程以补偿所述衰减电容器的多个不同电容值误差。 根据另一实施例，可编程所述校正电容器上的所述多个不同电荷中的哪一者取决于可由所 述SAR来选择所述多个经二进制加权的第一电容器及第二电容器中的哪些者。 根据另一实施例，一种用于校准逐次逼近寄存器（SAR)模/数转换器（DAC)的设 备可包括：最高有效位数/模转换器（mDAC)，其包括多个经二进制加权的第一电容器；较 低位数/模转换器（nDAC)，其包括多个经二进制加权的第二电容器；衰减电容器，其耦合于 mDAC与nDAC之间；校正电容器，其具有固定电容值，其中所述校正电容器可耦合到所述衰 减电容器；及校准数/模转换器（cDAC)，其耦合到固定值电容器；其中来自所述cDAC的电 压可经编程以改变用于补偿所述衰减电容器的电容值误差的所述校正电容器上的电荷。 根据另一实施例，所述校正电容器的第一板可耦合到所述衰减电容器且所述校正 电容器的第二板可耦合到所述cDAC。根据另一实施例，所述校正电容器及所述多个经二进 制加权的第二电容器可为固定值金属-绝缘体-金属（MIM)电容器。根据另一实施例，所述 校正电容器及所述多个经二进制加权的第二电容器可为固定值金属-氧化物-金属（MOM) 电容器。根据另一实施例，所述cDAC可从逐次逼近寄存器（SAR)编程。根据另一实施例， 所述SAR控制在模/数转换期间可由所述SARDAC来选择所述多个经二进制加权的第一电 容器及第二电容器中的哪一者。根据另一实施例，电压参考可耦合到所述cDAC。根据另一 实施例，所述电压参考可为可编程的。根据另一实施例，所述可编程可变电压参考可从所述 SAR编程。根据另一实施例，所述可编程可变电压参考可从用于所述校正电容器上的多个不 同电荷的所述SAR编程。根据另一实施例，可编程所述校正电容器上的所述多个不同电荷 中的哪一者取决于可由所述SAR来选择所述多个经二进制加权的第一电容器及第二电容 器中的哪些者。 根据又一实施例，用于校准逐次逼近寄存器（SAR)模/数转换器（DAC)的方法包 括步骤：提供最高有效位数/模转换器（mDAC)，其包括多个经二进制加权的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于校准逐次逼近寄存器SAR模/数转换器ADC的设备，其包括：最高有效位数/模转换器mDAC，其包括多个经二进制加权的第一电容器；较低位数/模转换器nDAC，其包括多个经二进制加权的第二电容器；衰减电容器，其耦合于所述mDAC与所述nDAC之间；校正电容器，其具有固定电容值，其中所述校正电容器耦合到所述衰减电容器；及可变电压参考耦合到固定值电容器；其中来自所述可变电压参考的电压经调整以改变用于补偿所述衰减电容器的电容值误差的所述校正电容器上的电荷。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚杰·库马，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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