基于差分结构的SARADC失调误差校正方法及电路技术

本发明专利技术提供了一种基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法及电路，该校正方法包括：在校正逻辑模块的驱动下，通过对P辅助校正电容阵列和N辅助校正电容阵列中的辅助校正电容进行n次逻辑切换和判断，得到n位的校正结果信息；利用校正逻辑模块对所述校正结果信息进行编码，得到补偿方向信息和校正补偿值；所述补偿方向信息表征了补偿的类型；所述校正补偿值表征了补偿的电压值大小；在正常工作阶段，根据所述校正逻辑模块输出的所述校正补偿值和所述校正补偿方向信息，对ADC失调误差进行校正。正。正。

【技术实现步骤摘要】
基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法及电路


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法及电路。

技术介绍

[0002]由于芯片版图难以做到电路的布局和走线完全对称，比较器等电路存在工艺失配，芯片生产制造过程中器件存在加工偏差，以及应用场景中电路板上的干扰引入，都会导致ADC产生失调误差。随着对ADC精度的要求越来越高，电路失调等偏差对ADC性能的影响越来越明显，在高精度应用场景下必须对ADC的失调进行校正额补偿。目前常用的SAR ADC失调校正方法主要有：通过可调电阻阵列来调节比较器共模电平、采用数字校正的方法和采用额外的辅助校正电容DAC阵列对失调电压进行补偿消除。
[0003]通过可调电阻阵列调节ADC失调电压的方案实现逻辑简单，但是电阻阵列会引入额外的静态功耗；采用数字校正的方法不需要额外的辅助校正电阻和电容，能减小电路面积，但需要复杂的数字逻辑设计，且存在收敛性问题；采用辅助电校正容阵列的校正方法没有静态功耗，且无收敛性问题。目前采用辅助校正电容阵列的校正电路是单端结构，容易受到随应用环境变化的共模干扰和噪声的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法及电路，以解决由芯片制造工艺偏差和应用环境变化中动态共模干扰和噪声带来的ADC失调误差的问题。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，包括：
[0006]在校正逻辑模块的驱动下，通过对P辅助校正电容阵列和N辅助校正电容阵列中的辅助校正电容进行n次逻辑切换和判断，得到n位的校正结果信息；其中所述P辅助校正电容阵列和所述N辅助校正电容阵列均包括 n个辅助校正电容，n为正整数；
[0007]利用校正逻辑模块对所述校正结果信息进行编码，得到补偿方向信息和校正补偿值；所述补偿方向信息表征了补偿的类型；所述校正补偿值表征了补偿的电压值大小；
[0008]在正常工作阶段，根据所述校正逻辑模块输出的所述校正补偿值和所述校正补偿方向信息，对ADC失调误差进行校正。
[0009]可选的，所述P辅助校正电容阵列中的所有的辅助校正电容的上极板直接相连；所述N辅助校正电容阵列中的所有的辅助校正电容的上极板直接相连。
[0010]可选的，所述P辅助校正电容阵列和所述N辅助校正电容阵列中的n 个辅助校正电容的电容值均满足：从低位到高位，以2的次方依次递增；阵列中第i个电容的电容值Ca[i]的取值为：Ca[i]＝2
i
‑1Cu，其中，Cu表示单位电容，i为正整数，且1≤i≤n。
[0011]可选的，所述P辅助校正电容阵列及所述N辅助校正电容阵列均包括一低位辅助电容，所述低位辅助电容的电容值Ca[0]的取值为：Ca[0]＝Cu，其中，Cu表示单位电容。
[0012]可选的，所述n次逻辑切换和判断是从最高位辅助电容开始依次往最低位辅助电容进行，且每一次逻辑切换和判断后更新所述校正结果信息中相应位的数值。
[0013]可选的，每一次逻辑切换和判断具体包括：
[0014]在校正逻辑模块驱动下，将所述P辅助校正电容阵列中的所有的辅助电容的上极板连接至比较器的第一端，作为所述比较器第一输入信号；将所述N辅助校正电容阵列中的所有的辅助电容的上极板连接至所述比较器的第二端，作为所述比较器的第二输入信号；
[0015]控制所述P辅助校正电容阵列和所述N辅助校正电容阵列中的相应位的辅助电容的下极板连接到指定的电压信号；
[0016]根据比较器的输出结果得到所述校正结果信息的相应位的值。
[0017]可选的，所述指定的电压信号为：第一参考电压或第二参考电压或共模电平。
[0018]可选的，所述利用校正逻辑模块对所述校正结果信息进行编码，得到补偿方向信息和校正补偿值；具体包括：
[0019]根据所述n位的校正结果信息的最高位确定所述补偿方向信息；
[0020]根据所述n位的校正结果信息和所述补偿方向信息确定所述校正补偿值。可选的，根据所述n位的校正结果信息的最高位确定所述补偿方向信息，具体包括：
[0021]当所述校正结果信息的最高位cal[n
‑
1]为1，所述补偿方向信息为第一补偿方向；所述第一补偿方向表征正补偿方向；
[0022]当所述校正结果信息的最高位cal[n
‑
1]为0，所述补偿方向信息为第二补偿方向；所述第二补偿方向表征负补偿方向；
[0023]其中n位的二进制数值cal[n
‑
1:0]表示所述校正结果信息，cal[n
‑
1] 表示所述校正结果信息的最高位。
[0024]可选的，根据所述n位的校正结果信息和所述补偿方向信息确定所述校正补偿值，具体包括：
[0025]当所述补偿方向信息为第一补偿方向时，所述校正补偿值 cal_com[n
‑
1:0]根据以下公式得到：
[0026]cal_com[n
‑
1:0]＝cal[n
‑
1:0]‑2n
‑1；
[0027]当所述补偿方向信息为第二补偿方向时，所述校正补偿值cal_com[n
‑
1:0]根据以下公式得到：
[0028]cal_com[n
‑
1:0]＝2
n
‑1‑
cal[n
‑
1:0]；
[0029]其中n位的二进制数值cal_com[n
‑
1:0]表示所述校正补偿值。
[0030]可选的，根据所述校正逻辑模块输出的所述校正补偿值和所述校正补偿方向信息，对ADC失调误差进行校正，具体包括：根据所述校正补偿值中对应位的值确定所述P辅助校正阵列和N辅助校正阵列中的每一个辅助校正电容的下极板接入的电压信号。
[0031]可选的，所述确定P辅助校正阵列和N辅助校正阵列中的每一个辅助校正电容的下极板接入的电压信号，具体包括：
[0032]所述校正补偿值的某位为0，表征P辅助校正电容阵列和N辅助校正电容阵列中对应的辅助校正电容的下极板接共模电平；
[0033]所述校正补偿值的某位为1，则：
[0034]当所述补偿方向信息为所述第一补偿方向时，表征P辅助校正电容阵列的辅助校
正电容的下极板接第一参考电压，N辅助校正电容阵列的辅助校正电容的下极板接第二参考电压；
[0035]当所述补偿方向信息为所述第二补偿方向时，表征P辅助校正电容阵列的辅助校正电容的下极板接第二参考电压，N辅助校正电容阵列的辅助校正电容的下极板接第一参考电压。
[0036]根据本专利技术第二方面，提供了一种基于差分结构的SAR ADC失调误差校正电路，应用于本专利技术第一方面提供的校正方法，包括：
[0037]辅助校正电容阵列，包括P辅助校正电容阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，包括：在校正逻辑模块的驱动下，通过对P辅助校正电容阵列和N辅助校正电容阵列中的辅助校正电容进行n次逻辑切换和判断，得到n位的校正结果信息；其中所述P辅助校正电容阵列和所述N辅助校正电容阵列均包括n个辅助校正电容，n为正整数；利用校正逻辑模块对所述校正结果信息进行编码，得到补偿方向信息和校正补偿值；所述补偿方向信息表征了补偿的类型；所述校正补偿值表征了补偿的电压值大小；在正常工作阶段，根据所述校正逻辑模块输出的所述校正补偿值和所述校正补偿方向信息，对ADC失调误差进行校正。2.根据权利要求1所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，所述P辅助校正电容阵列中的所有的辅助校正电容的上极板直接相连；所述N辅助校正电容阵列中的所有的辅助校正电容的上极板直接相连。3.根据权利要求2所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，所述P辅助校正电容阵列和所述N辅助校正电容阵列中的n个辅助校正电容的电容值均满足：从低位到高位，以2的次方依次递增；阵列中第i个电容的电容值Ca[i]的取值为：Ca[i]＝2
i
‑1Cu，其中，Cu表示单位电容，i为正整数，且1≤i≤n。4.根据权利要求3所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，所述P辅助校正电容阵列及所述N辅助校正电容阵列均包括一低位辅助电容，所述低位辅助电容的电容值Ca[0]的取值为：Ca[0]＝Cu，其中，Cu表示单位电容。5.根据权利要求1所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，所述n次逻辑切换和判断是从最高位辅助电容开始依次往最低位辅助电容进行，且每一次逻辑切换和判断后更新所述校正结果信息中相应位的数值。6.根据权利要求5所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，每一次逻辑切换和判断具体包括：在校正逻辑模块驱动下，将所述P辅助校正电容阵列中的所有的辅助电容的上极板连接至比较器的第一端，作为所述比较器第一输入信号；将所述N辅助校正电容阵列中的所有的辅助电容的上极板连接至所述比较器的第二端，作为所述比较器的第二输入信号；控制所述P辅助校正电容阵列和所述N辅助校正电容阵列中的相应位的辅助电容的下极板连接到指定的电压信号；根据比较器的输出结果得到所述校正结果信息的相应位的值。7.根据权利要求6所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，所述指定的电压信号为：第一参考电压或第二参考电压或共模电平。8.根据权利要求1所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，所述利用校正逻辑模块对所述校正结果信息进行编码，得到补偿方向信息和校正补偿值；具体包括：根据所述n位的校正结果信息的最高位确定所述补偿方向信息；根据所述n位的校正结果信息和所述补偿方向信息确定所述校正补偿值。9.根据权利要求8所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，根据所述n位的校正结果信息的最高位确定所述补偿方向信息，具体包括：当所述校正结果信息的最高位cal[n
‑
1]为1，所述补偿方向信息为第一补偿方向；所述
第一补偿方向表征正补偿方向；当所述校正结果信息的最高位cal[n
‑
1]为0，所述补偿方向信息为第二补偿方向；所述第二补偿方向表征负补偿方向；其中n位的二进制数值cal[n
‑
1:0]表示所述校正结果信息，cal[n
‑
1]表示所述校正结果信息的最高位。10.根据权利要求9所述的基于差分结构的SAR ADC失调误差校正方法，其特征在于，根据所述n位的校正结果信息和所述补偿方向信息确定所述校正补偿值，具体包括：当所述补偿方向信息为第一补偿方向时，所述校正补偿值cal_com[n
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：解滢澳，
申请(专利权)人：深圳齐芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：