逐次逼近型模数转换器及其方法技术

本公开提供了一种逐次逼近型模数转换器，包括：电容阵列；比较器，比较器的第一输入端与每组差分电容中的差分正端电容连接以分别接收差分正端电容的电压，比较器的第二输入端与每组差分电容中的差分负端电容连接以分别接收差分负端电容的电压，并且输出每组差分电容的电压测量值；逻辑模块，用于基于n组低位差分电容的电压测量值来得到m组高位差分电容的校准权重值，并且根据得到的每组高位差分电容的校准权重值来校准每组高位差分电容的电压测量值，以根据n组低位差分电容的电压测量值、及m组高位差分电容的电压测量值和校准权重值，来生成转换输出值。来生成转换输出值。来生成转换输出值。

【技术实现步骤摘要】
逐次逼近型模数转换器及其方法


[0001]本公开涉及一种逐次逼近型模数转换器。

技术介绍

[0002]逐次逼近型模数转换器因其低功耗，小面积等优势被广泛使用。但高精度的逐次逼近型模数转换器的精度通常受限于电容失配。近年来，提出了各种解决方法来增强逐次逼近型模数转换器的动态性能。
[0003]由于电容存在失配，电容之间的权重不是准确的二进制。现有技术中，数字域直接利用二进制进行加权计算得到的转换信号会偏离实际的模拟电压，造成逐次逼近型模数转换器的精度下降，因此需要对逐次逼近型模数转换器的电容失配进行校准。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种逐次逼近型模数转换器及其方法。
[0005]根据本公开的一个方面，提供了一种逐次逼近型模数转换器，包括：
[0006]电容阵列，所述电容阵列包括N组差分电容和开关阵列，每组差分电容分别包括差分正端电容和差分负端电容，所述开关阵列配置成将N组差分电容的差分正端电容和差分负端电容分别连接至正相参考电压和反相参考电压，其中N＞1，N组差分电容包括n组低位差分电容和m组高位差分电容，其中n+m＝N；
[0007]比较器，所述比较器的第一输入端与每组差分电容中的差分正端电容连接以分别接收差分正端电容的电压，所述比较器的第二输入端与每组差分电容中的差分负端电容连接以分别接收差分负端电容的电压，并且输出每组差分电容的电压测量值；
[0008]逻辑模块，用于基于n组低位差分电容的电压测量值来得到m组高位差分电容的校准权重值，并且根据得到的每组高位差分电容的校准权重值来校准每组高位差分电容的电压测量值，以根据n组低位差分电容的电压测量值、及m组高位差分电容的电压测量值和校准权重值，来生成转换输出值。
[0009]根据本公开的至少一个实施方式的逐次逼近型模数转换器，还包括存储器，所述存储器用于存储得到的校准权重值，以便在所述模数转换器实际工作时调用所述校准权重值以校准每组高位差分电容的电压测量值。
[0010]根据本公开的至少一个实施方式的逐次逼近型模数转换器，对m组高位差分电容依次根据n组低位差分电容的电压测量值来得到与各组高位差分电容对应的校准权重值。
[0011]根据本公开的至少一个实施方式的逐次逼近型模数转换器，在对每一组高位差分电容进行校准的过程中，
[0012]将全部的低位差分电容连接反相参考电压，该组高位差分电容的差分正端电容的底板连接正相参考电压且将差分负端电容的底板连接反相参考电压，其他组高位差分电容全部连接反相参考电压，通过低位差分电容的电容阵列、比较器和逻辑模块构成的模数转
换器进行转换，得到各个低位差分电容的第一转换结果，将各个第一转换结果加权求和得到第一校准值，
[0013]将该组差分电容的差分正端电容的底板连接反相参考电压且将差分负端电容的底板连接正相参考电压，其他组差分电容全部连接反相参考电压，通过低位差分电容的电容阵列、比较器和逻辑模块构成的模数转换器进行转换，得到各个低位差分电容的第二转换结果，将各个第二转换结果加权求和得到第二校准值，
[0014]通过所述第一校准值减去所述第二校准值来得到该组高位差分电容所述校准权重值。
[0015]根据本公开的至少一个实施方式的逐次逼近型模数转换器，所述第一校准值为Dn_p*Cn+Dn
‑
1_p*Cn
‑
1+
……
+D1_p*C1，其中Dn_p为第n个低位差分电容的第一转换结果，Cn为第n个低位差分电容的电容相关值；Dn
‑
1_p为第n
‑
1个低位差分电容的第一转换结果，Cn
‑
1为第n
‑
1个低位差分电容的电容相关值；D1_p为第1个低位差分电容的第一转换结果，C1为第1个低位差分电容的电容相关值；
[0016]所述第二校准值为Dn_n*Cn+Dn
‑
1_n*Cn
‑
1+
……
+D1_n*C1，其中Dn_n为第n个低位差分电容的第二转换结果，Cn为第n个低位差分电容的电容相关值；Dn
‑
1_n为第n
‑
1个低位差分电容的第二转换结果，Cn
‑
1为第n
‑
1个低位差分电容的电容相关值；D1_n为第1个低位差分电容的第二转换结果，C1为第1个低位差分电容的电容相关值。
[0017]根据本公开的至少一个实施方式的逐次逼近型模数转换器，在模数转换器进入正常转换模式后，校准后的输出值为：DN*BN_cal+DN
‑
1*BN
‑
1_cal+
…
+Dn*2^Cn+
……
+D1*2^C1，其中，DN为第N个差分电容的转换结果，BN_cal为第N个差分电容的校准权重值，DN
‑
1为第N
‑
1个差分电容的转换结果，BN
‑
1_cal为第N
‑
1个差分电容的校准权重值，Dn为第n个低位差分电容的转换结果，D1为第1个低位差分电容的转换结果。
[0018]根据本公开的另一方面，提供了一种逐次逼近型模数转换方法，包括：
[0019]将全部的低位差分电容连接反相参考电压，将一组高位差分电容的差分正端电容的底板连接正相参考电压且将差分负端电容的底板连接反相参考电压，其他组高位差分电容全部连接反相参考电压，通过低位差分电容的电容阵列、比较器和逻辑模块构成的模数转换器进行转换，得到各个低位差分电容的第一转换结果，将各个第一转换结果加权求和得到第一校准值，
[0020]将该组差分电容的差分正端电容的底板连接反相参考电压且将差分负端电容的底板连接正相参考电压，其他组差分电容全部连接反相参考电压，通过低位差分电容的电容阵列、比较器和逻辑模块构成的模数转换器进行转换，得到各个低位差分电容的第二转换结果，将各个第二转换结果加权求和得到第二校准值，
[0021]通过所述第一校准值减去所述第二校准值来得到该组高位差分电容所述校准权重值；
[0022]重复至少步骤，得到每组高位差分电容的校准权重值；
[0023]通过每组高位差分电容所述校准权重值乘以转换结果，以及根据每组低位差分电容的转换结果，来生成转换输出值。
[0024]根据本公开的至少一个实施方式的逐次逼近型模数转换方法，包括N组差分电容，N＞1，N组差分电容包括n组低位差分电容和m组高位差分电容，其中n+m＝N，其中每组高位
差分电容基于n组低位差分电容来得到各自的校准权重值。
[0025]根据本公开的至少一个实施方式的逐次逼近型模数转换方法，所述第一校准值为Dn_p*Cn+Dn
‑
1_p*Cn
‑
1+
……
+D1_p*C1，其中Dn_p为第n个低位差分电容的第一转换结果，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逐次逼近型模数转换器，其特征在于，包括：电容阵列，所述电容阵列包括N组差分电容和开关阵列，每组差分电容分别包括差分正端电容和差分负端电容，所述开关阵列配置成将N组差分电容的差分正端电容和差分负端电容分别连接至正相参考电压和反相参考电压，其中N＞1，N组差分电容包括n组低位差分电容和m组高位差分电容，其中n+m＝N；比较器，所述比较器的第一输入端与每组差分电容中的差分正端电容连接以分别接收差分正端电容的电压，所述比较器的第二输入端与每组差分电容中的差分负端电容连接以分别接收差分负端电容的电压，并且输出每组差分电容的电压测量值；以及逻辑模块，用于基于n组低位差分电容的电压测量值来得到m组高位差分电容的校准权重值，并且根据得到的每组高位差分电容的校准权重值来校准每组高位差分电容的电压测量值，以根据n组低位差分电容的电压测量值、及m组高位差分电容的电压测量值和校准权重值，来生成转换输出值。2.如权利要求1所述的逐次逼近型模数转换器，其特征在于，还包括存储器，所述存储器用于存储得到的校准权重值，以便在所述模数转换器实际工作时调用所述校准权重值以校准每组高位差分电容的电压测量值。3.如权利要求1所述的逐次逼近型模数转换器，其特征在于，对m组高位差分电容依次根据n组低位差分电容的电压测量值来得到与各组高位差分电容对应的校准权重值。4.如权利要求1至3中任一项所述的逐次逼近型模数转换器，其特征在于，在对每一组高位差分电容进行校准的过程中，将全部的低位差分电容连接反相参考电压，该组高位差分电容的差分正端电容的底板连接正相参考电压且将差分负端电容的底板连接反相参考电压，其他组高位差分电容全部连接反相参考电压，通过低位差分电容的电容阵列、比较器和逻辑模块构成的模数转换器进行转换，得到各个低位差分电容的第一转换结果，将各个第一转换结果加权求和得到第一校准值，将该组差分电容的差分正端电容的底板连接反相参考电压且将差分负端电容的底板连接正相参考电压，其他组差分电容全部连接反相参考电压，通过低位差分电容的电容阵列、比较器和逻辑模块构成的模数转换器进行转换，得到各个低位差分电容的第二转换结果，将各个第二转换结果加权求和得到第二校准值，通过所述第一校准值减去所述第二校准值来得到该组高位差分电容所述校准权重值。5.如权利要求4所述的逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述第一校准值为Dn_p*Cn+Dn
‑
1_p*Cn
‑
1+
……
+D1_p*C1，其中Dn_p为第n个低位差分电容的第一转换结果，Cn为第n个低位差分电容的电容相关值；Dn
‑
1_p为第n
‑
1个低位差分电容的第一转换结果，Cn
‑
1为第n
‑
1个低位差分电容的电容相关值；D1_p为第1个低位差分电容的第一转换结果，C1为第1个低位差分电容的电容相关值；所述第二校准值为Dn_n*Cn+Dn
‑
1_n*Cn
‑
1+
……
+D1_n*C1，其中Dn_n为第n个低位差分电容的第二转换结果，Cn为第n个低位差分电容的电容相关值；Dn
‑
1_n为第n
‑
1个低位差分电容的第二转换结果，Cn
‑
1为第n
‑
1个低位差分电容的电容相关值；D1_n为第1个低位差分电容的第二转换结果，C1为第1个低位差分电容的电容相关值。6.如权利要求5所述的逐次逼近型模数转换器，其特征在于，在模数转换器进入正常转
换模式后，校准后的输出值为：DN*BN_cal+DN
‑
1*BN
‑
1_cal+

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：杭州迈巨微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：