流水线ADC的第一级电容校准方法技术

本发明专利技术提供一种流水线ADC的第一级电容校准方法，具备以下步骤：首先对INL曲线划分为17个区间，分别对17个区间进行线性拟合，将根据17个线段的拟合直线的斜率和截距求得的斜率和截距后，重新拟合直线，从而计算INL跳变值，并根据INL跳变值对流水线ADC的输出进行补偿。本发明专利技术的基于积分非线性曲线的流水线ADC的第一级电容失配校准方法，能够在不增加芯片面积和电容复杂度的基础上，同时能够提高芯片SFDR和SNR等指标。

【技术实现步骤摘要】
流水线ADC的第一级电容校准方法
本专利技术涉及一种流水线ADC的第一级电容校准方法。
技术介绍
目前，高速高精度流水线ADC是模拟集成电路的重要组成部分。由于制造工艺的原因，ADC中的采样电容总是存在不匹配的问题，采样电容的不匹配会造成ADC的线性度变差，在频谱上表现为无杂散动态范围(SFDR，SpuriousFreeDynamicrange)变差。虽然国内外有提出前台校准电容的算法，比如通过force比较器的输出获得积分非线性(INL)的跳变，但是这些方法需要增加额外的硬件电路，增加电路复杂度和芯片面积。提高SFDR的校准算法有动态电容匹配技术(DEM，dynamicelementmatching)技术，抖动注入(ditherinjection)技术。虽然它们都有较好的提高SFDR的效果，但是DEM技术会导致信噪比(SNR，signalnoiseratio)变差，也就是说DEM技术是以牺牲SNR为代价，来提高SFDR。抖动注入技术需要注入一个随机信号，使得输入信号的幅度受限，牺牲了输入信号的幅度范围。对此，现有技术中没有一种方法，能够在不增加芯片面积和电容复杂度的基础上，同时能够提高芯片SFDR和SNR等指标。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种基于积分非线性曲线(INL曲线)的流水线ADC的第一级电容失配校准方法。为实现上述目的，本专利技术的一种流水线ADC的第一级电容校准方法，包括以下步骤：S10，检测所述流水线ADC的INL曲线；S20，确定所述INL曲线上的17个区间；S30，对该17个区间内的INL曲线分别进行线性拟合，并分别计算17个线段的斜率k1，k2，……，k17，再计算17个斜率除最大值和最小值外其他15个斜率值的平均值，S40，根据S30中斜率的平均值，对所述17个区间进行重新搜索，重新求得每个拟合直线的截距值b；S50，根据斜率的平均值，以及截距值b，对所述17个区间重新进行线性拟合，计算每一段线段的INL跳变值；S60，根据S50中的INL跳变值，对ADC输出结构加上所述INL跳变值，从而补齐所述ADC传输曲线的跳变位置；S70，检测补齐后的INL曲线的跳变值值是否大于1LSB，若判断为是则重复执行S20。具体的，所述步骤S20具体包括以下步骤：将INL曲线划分为17个搜索范围(Xi，Xi+1)，并在没一个搜索范围(Xi，Xi+1)中确定一组搜索点(Si，Si+1)，该搜索点之间的横坐标距离X是固定的，从Si＝Xi点开始，计算这两个搜索点之间的INL差值，随后两个搜索点均向右平移一个单位，计算这两个搜索点之间的INL差值，重复此步骤，直到Si+1＝Xi+1时，能得到若干INL差值，确定INL差值最大时的Si和Si+1的位置，并按照每个区间中Si和Si+1的位置，重新划分17个区间。所述S40具体包括以下步骤：S41，设定在(S0，S1)区间中截距搜索范围(b0，b1)，从而得到在(S0，S1)区间中拟合直线表达式：S42，在横坐标为x0时，设INL曲线上的点为P(x0，f(x0))，拟合实线上的点P1为S43，定义评价标准T：S44，截距b从b0变化到b1，获得一系列评价标准T，取评价标准T值最小时候的截距b作为该区间(S0，S1)区间中拟合直线的截距。S45，重复执行步骤S41～S44得到所有17个区间中拟合直线的截距本专利技术的基于积分非线性曲线(INL曲线)的流水线ADC的第一级电容失配校准方法，能够在不增加芯片面积和电容复杂度的基础上，同时能够提高芯片SFDR和SNR等指标。附图说明图1为本专利技术的流水线ADC的第一级电容校准方法流程图；图2为流水线ADC的INL曲线图；图3为第一搜索区间的搜索结果图；图4为第一搜索区间确定的结果图；图5为图3中的第一次拟合直线图；图6为图3中的第一次拟合直线中，对于第一条拟合直线进行截距搜索的示意图；图7为图5中对于下一条拟合直线进行结局搜索的示意图；图8为17个区间第二次直线拟合后的线段示意图；图9为补偿后的ADC输入输出图。具体实施方式下面，结合附图，对本专利技术的结构以及工作原理等作进一步的说明。如图1所示，本实施方式的流水线ADC的第一级电容校准方法，包括以下步骤：S10，检测流水线ADC的INL曲线，具体为图2所示；S20，确定INL曲线上的17个区间(S0，S1)(S1，S2)……(S31，S32)；具体的，步骤S20包括以下步骤：如图2所示，在INL曲线中设定一个搜索范围，例如图2中的X1～X2，并确定一组搜索点(S1，S2)，为了避免动态偏移所引起的计算误差，该搜索点之间的横坐标距离X是固定的，从S1＝X1点开始，计算这两个搜索点之间的INL差值d，随后搜索点向右平移一个单位，在搜索范围(X1，X2)，即Si从X1点移动，直到Si+1＝Xi+1过程中，中能得到若干INL差值d，找到INL差值d最大时的Si和Si+1的值确定为S1和S2，如图3所示，在搜索范围X1，X2中INL差值d最大的两个点分别为S1、S2，按照同样的方法，重新选择搜索范围，从而进行搜索，根据此方法对INL曲线重新划分为17个区间(S0，S1)、(S1，S2)……(S31，S32)。S30，对该17个区间内的INL曲线分别进行线性拟合，如图4，获得17个斜率k1，k2，……，k17，并计算17个斜率除最大值和最小值外其他15个斜率值的平均值，S40，根据S30中斜率的平均值，对17个区间进行重新搜索，获得每个区间中拟合直线的截距值b；具体的，S40包括以下步骤：S41，设定在(S0，S1)区间中截距搜索范围(b0，b1)，从而得到在(S0，S1)区间中拟合直线表达式：S42，在横坐标为x0时，设INL曲线上的点为P(x0，f(x0))，拟合实线上的点P1为S43，定义评价标准T：S44，截距b从b0变化到b1，获得一系列评价标准T，取评价标准T值最小时候的截距b作为该区间(S0，S1)区间中拟合直线的截距，重复S41～S44找出各个区间内的截距值。S50，根据斜率的平均值，以及截距，多17个重新进行线性拟合如图7所示，计算每个区间内的INL跳变值INLjump_i；S60，如图8所示根据S50中的INL跳变值，对ADC输出结构加上INL跳变值，从而补齐ADC传输曲线的跳变位置；S70，检测补齐后的INL曲线的跳变值值是否大于1LSB，若判断为是则重复执行S20。以上，仅为本专利技术的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本专利技术的工作原理的基础上，可以对本专利技术作出多种改进，这均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流水线ADC的第一级电容校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S10，检测所述流水线ADC的INL曲线；S20，确定所述INL曲线上的17个区间；S30，对该17个区间内的INL曲线分别进行线性拟合，并分别计算17个线段的斜率k1，k2，……，k17，再计算17个斜率除最大值和最小值外其他15个斜率值的平均值

【技术特征摘要】
1.一种流水线ADC的第一级电容校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S10，检测所述流水线ADC的INL曲线；S20，确定所述INL曲线上的17个区间；S30，对该17个区间内的INL曲线分别进行线性拟合，并分别计算17个线段的斜率k1，k2，……，k17，再计算17个斜率除最大值和最小值外其他15个斜率值的平均值S40，根据S30中斜率的平均值对所述17个区间进行重新搜索，重新求得每个拟合直线的截距值b；S50，根据斜率的平均值以及截距值b，对所述17个区间重新进行线性拟合，计算每一段线段的INL跳变值；S60，根据S50中的INL跳变值，对ADC输出结构加上所述INL跳变值，从而补齐所述ADC传输曲线的跳变位置；S70，检测补齐后的INL曲线的跳变值值是否大于1LSB，若判断为是则重复执行S20。2.如权利要求1所述的流水线ADC的第一级电容校准方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括以下步骤：将INL曲线划分为17个搜索范围(Xi，Xi+1)，并在没一个搜索范围(Xi，Xi+1)中确定一组搜索点(Si，Si+1)，该搜索点之间的横坐标距离X是固定的，从Si＝Xi点开始，计算这两个搜索点之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：万磊，李丹，张辉，张辉，王海军，丁学欣，
申请(专利权)人：上海贝岭股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31