本公开涉及参考DAC的背景校准和ADC中的量化非线性。多步骤ADC通过为后续阶段产生数字化的残差来执行多步骤转换。为了产生残余，多步骤ADC中的级将使用前馈数模转换器(DAC)重建到级的输入信号。DAC中的非线性可直接影响多步骤ADC的整体性能。为了降低功耗和模拟电路设计的复杂性，实现了数字背景校准方案以解决非线性问题。校准方案所解决的非线性可包括参考，DAC和量化非线性。
【技术实现步骤摘要】
参考DAC的背景校准和ADC中的量化非线性优先权申请本专利申请要求于2017年11月1日提交的名称为“参考DAC的背景校准和ADC中的量化非线性”的美国临时申请序列号62/580,333的优先权和受益，该临时申请在此整体引入其中。
本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及模数转换器(ADC)的背景校准。
技术介绍
在许多电子应用中，模数转换器(ADC)将模拟输入信号转换为数字输出信号，例如，用于通过数字电子设备进行进一步的数字信号处理或存储。一般而言，ADC可以转换表示现实世界现象的模拟电信号，例如光、声音、温度、电磁波或压力，以用于数据处理目的。例如，在测量系统中，传感器进行测量并生成模拟信号。然后，模拟信号将作为输入提供给ADC，以产生数字输出信号，以便进一步处理。在另一个例子中，发射器使用电磁波产生模拟信号以在空中传送信息，或者发射器发送模拟信号以通过电缆传送信息。然后将模拟信号作为输入提供给接收器处的ADC，以产生数字输出信号，例如，用于由数字电子设备进一步处理。由于它们在许多应用中的广泛适用性，ADC可以在诸如宽带通信系统、音频系统、接收器系统等的地方找到。ADC中的设计电路是一项非常重要的任务，因为每个应用可能在性能、功耗、成本和尺寸方面都有不同的需求。ADC广泛应用于通信、能源、医疗保健、仪器仪表和测量、电机和电源控制、工业自动化和航空航天/国防。随着需要ADC的应用的增长，对快速而准确的转换的需求也在增长。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其特征和优点，结合附图参考以下说明，其中相同的附图标记表示相同的部件，其中：图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性流水线ADC；图2示出了根据本公开的一些实施例的示例性时间交织ADC。图3示出了根据本公开的一些实施例的跟踪和保持电路中的抖动注入；图4示出了根据本公开的一些实施例的在级别的乘法数模转换器(MDAC)和(闪存)ADC中的抖动注入；图5显示了闭环共享电容MDAC；图6示出了为简单起见的单端形式的闭环分离电容MDAC的示意图；图7显示了开环共享电容MDAC；图8示出了根据本公开的一些实施例的在MDAC和(闪存)ADC中的大的(例如，线性化)抖动注入；图9显示了存在数模转换器(DAC)误差时的ADC传输特性；图10显示了理想ADC的抖动减法后的传输特性；图11显示了在第一级中具有DAC误差的ADC的抖动减法后的传输特性；图12示出了根据本公开的一些实施例的用于理想ADC的DAC的不同子范围的抖动减法之后的输出；图13示出了根据本公开的一些实施例的针对具有第一级中的DAC误差的ADC的DAC的不同子范围的抖动减法之后的输出；图14显示了MDAC的标准化稳定参考值的图表；图15示出了MDAC的重建输出的曲线图；图16示出了共享电容开环MDAC的重建输出中的归一化误差的曲线图；图17示出了分离电容开环MDAC的重建输出中的归一化误差的曲线图。图18示出了根据本公开的一些实施例的具有背景校准电路的多步骤ADC；和图19是说明根据本专利技术的一些实施例的用于多步骤ADC的背景校准的方法的流程图。具体实施方式概述多步骤模数转换器(ADC)通过为后续级数字化生成残差来执行多步骤转换。为了产生残余，多步骤ADC中的级将使用前馈数模转换器(DAC)重建到级的输入信号。DAC中的非线性可直接影响多步骤ADC的整体性能。为了降低功耗和模拟电路设计的复杂性，实现了数字背景校准方案以解决非线性问题。校准方案所解决的非线性可包括参考、DAC和量化非线性。多步ADC作为高速ADCADC是将模拟信号携带的连续物理量转换为表示数量幅度的数字输出或数字(或携带该数字数字的数字信号)的电子设备。ADC可以通过以下应用要求来定义：速度(每秒采样数)，功耗，带宽(可以正确转换为数字信号的模拟信号频率范围)及其分辨率(离散电平的数量，最大模拟信号可以分成数字信号并在数字信号中表示)。ADC还具有各种规格来量化ADC动态性能，包括信噪比和失真比SINAD、有效位数ENOB、信噪比SNR、总谐波失真THD、总谐波失真加噪声THD+N、以及无杂散动态范围SFDR。ADC具有许多不同的设计，可根据应用要求和规格进行选择。高速ADC通常以每秒千兆样本的速度运行，在通信和仪器仪表等领域尤为重要。输入信号可以具有千兆赫兹范围内的频率，并且ADC可能需要在每秒千兆采样的范围内进行采样。该电路不仅必须快速，对于某些应用，电路需要满足某些性能要求，例如SNR和SFDR。设计满足速度、性能、面积和功率要求的ADC并非易事，因为更快的速度和更高的性能通常以面积和功耗为代价。一种常用的具有良好分辨率的高速ADC设计是多步骤ADC。多步骤ADC包括流水线ADC、流水线逐次逼近寄存器(流水线式SAR)ADC和子范围ADC。多步骤ADC的原理操作是ADC以多个步骤执行转换。在一系列步骤中，在最高有效位到最低有效位的每个步骤中解析最终数字输出的不同部分或多个位。这些步骤可以由一个或多个级执行。级是流水线的，以实现高速转换。图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性流水线ADC。在这个例子中，有n级分别执行n个步骤。每个步骤包括粗略地量化输入信号以产生数字输出，通过基于数字输出的(前馈)DAC重建输入信号，并通过找到输入信号和重建的输入信号之间的差来获得残差。检查流水线ADC的第一级，图1示出了由k1位(闪存)ADC102量化或数字化的模拟输入Vin，其产生具有k1位的数字输出D1。然后将数字输出D1前馈到k1位DAC104，以重建模拟输入Vin。DAC输出Vdac1(重建的模拟输入)，可以从中生成残留物。可以通过从Vin(由求和节点105执行Vin-Vdac1图示)中减去重构的模拟输入Vdac1来找到残差。具有增益G1(例如，其中G1＝2k1-1)的放大器107可以施加到残余物以产生级Vo1的输出信号。输出信号可以通过采样和保持电路(未示出)，该电路可以采样并保持下一级的信号。DAC、求和节点、放大器以及采样和保持电路的功能可以集中在称为乘法DAC(MDAC)的电路中。然后在下一步骤或级别中以相同或相似的方式再次处理输出信号Vo1(即，放大的残余物)。检查流水线ADC的第二级可以由k2位(闪存)ADC112量化或数字化Vo1，其产生具有k2位的数字输出D2。然后将数字输出D2前馈到k2位DAC114，以重建放大的残余Vo1。DAC输出Vdac2(重建的模拟输入)，可以从中生成第二级的残差。可以通过从放大的残差Vo1中减去重构的放大的残差Vdac2来找到第二级的残差(由求和节点115执行Vo1-Vdac2说明)。具有增益G2(例如，其中G2＝2k2-1)的放大器117可以施加到第二级的余量，以产生第二级Vo2的输出信号。流水线型ADC的最后一级，如kn位(闪存)ADC130所示，不产生残差，仅执行量化并产生具有kn位的数字输出Dn。从步骤产生的各个级D1、D2、…Dn的数字输出可以由重建块160组合以产生具有N位的最终数字输出Dout。D1可以对应于最终数字输出的一个或多个最高有效位(MSB)，并且Dn可以对应于最终数字输出的一个或多个最低有效位(LSB)。参考缓冲器和DAC对性能的影响参考缓冲器和DAC是多步骤ADC本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于多步骤模数转换器中的误差的背景校准的方法，该方法包括：注入抖动；从输入信号的样本到所述多步骤模数转换器中的级除去所述抖动的估计；确定一个或多个检查点；基于落入由所述一个或多个检查点设定的一个或多个间隔内的样本来确定误差；和基于所述误差来校正所述级。
【技术特征摘要】
2017.11.01 US 62/580,333;2018.09.21 US 16/138,9421.一种用于多步骤模数转换器中的误差的背景校准的方法，该方法包括：注入抖动；从输入信号的样本到所述多步骤模数转换器中的级除去所述抖动的估计；确定一个或多个检查点；基于落入由所述一个或多个检查点设定的一个或多个间隔内的样本来确定误差；和基于所述误差来校正所述级。2.权利要求1所述的方法，其中确定一个或多个检查点包括：基于除去的抖动的估计的样本确定一个或多个检查点。3.权利要求1所述的方法，其中确定一个或多个检查点包括：确定第一检查点，所述第一检查点位于输入信号的第一组样本到级以及输入信号的第二组样本到级的交叉，其中：所述第一组样本包括当所述抖动为负时除去抖动的估计的样本，并且该级的输出代码对应于第一子范围；和所述第二组样本包括当所述抖动为正时除去抖动的估计的样本，并且该级的输出代码对应于与所述第一子范围相邻的第二子范围。4.权利要求1所述的方法，其中确定一个或多个检查点包括：确定第一检查点，其中：所述第一检查点是到所述级的输入信号的最大第一组样本或到所述级的输入信号的最小第二组样本；所述第一组样本包括当所述抖动为负时除去抖动的估计的样本，并且该级的输出代码对应于第一子范围；所述第二组样本包括当所述抖动为正时除去抖动的估计的样本，并且该级的输出代码对应于与所述第一子范围相邻的第二子范围。5.权利要求1所述的方法，还包括：计数样本，其中除去的抖动的估计落入由一个或多个检查点设置的一个或多个间隔内并基于该抖动的极性。6.权利要求1所述的方法，还包括：将样本与除去的抖动的估计相关联，落入由一个或多个检查点设置的一个或多个间隔内，具有抖动的值。7.权利要求1所述的方法，其中校正所述级包括：将校正参数应用于表示到级的输入信号的数字输出，其中基于所述级的输出代码选择所述校正参数。8.权利要求1所述的方法，其中确定误差包括：确定当抖动为正时小于或等于第一检查点的第一数量的除去的抖动的估计的样本与当抖动为负时小于或等于第一检查点的第二数量的除去的抖动的估计的样本之间的差。9.权利要求1所述的方法，还包括：通过估计所述级的增益并将估计的增益乘以所述抖动的理想幅度来确定所述抖动的估计。10.权利要求9所述的方法，其中估计所述级的增益包括：将到级的输入信号的样本与除去的抖动的估计相关联，具有抖动的值。11.权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·A·阿里，P·古拉蒂，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。