一种流水线ADC多比特子DAC电容失配校准方法

摘要

本发明公开了一种流水线ADC多比特子DAC电容失配校准方法，包括(1)初始化待校准流水级的模拟输入信号，使得子ADC中的电压比较器的输出均为0；(2)测量该流水级中的MDAC的输出电压值(3)将子ADC中的第i位的电压比较器的输出置为1，其他所有电压比较器的输出置0，之后再次测量MDAC的输出电压值(4)计算得到配对电容失配误差值(5)根据配对电容失配误差值计算待校准流水级中的MDAC的输出电压误差值；(6)将补偿电路连接到步骤(5)中所述待校准流水级的下一级流水级中，并计算补偿电压；(7)根据得到的补偿电压对待校准流水级的子DAC电容失配误差进行补偿。该校准方法不仅可以对非线性误差进行校准同时具有较高的校准精度。

主权项

1.一种流水线ADC多比特子DAC电容失配校准方法，所述流水线ADC包含多个流水级，每个流水级均包含子ADC、子DAC、放大器和减法器，模拟输入信号V_in输入到子ADC中进行量化产生数字输出，同时将该数字输出送入子DAC中进行数模转换，输出模拟量，将模拟输入信号V_in和所述输出模拟量在减法器中进行减法运算，再经过放大器放大后得到输出电压V_out，即为MDAC的输出；在所述流水级中，子DAC、减法器和放大器共同组成了MDAC；所述流水线ADC多比特子DAC电容失配校准方法其特征在于步骤如下：(1)初始化待校准流水级的模拟输入信号V_in0，使得子ADC中的电压比较器的输出均为0；(2)测量该流水级中的MDAC的输出电压值得到V_{out_0}；(3)将子ADC中的第i位的电压比较器的输出置为1，其他所有电压比较器的输出置0，之后再次测量MDAC的输出电压值得到V_{out_i}；(4)通过公式$\Delta C_i+\Delta C_{i+2^N}=\frac{2^{N-1}C(V_{\mathrm{out}\_0}-V_{\mathrm{out}\_i})}{V_{\mathrm{ref}}-1}$计算得到配对电容失配误差值i＝1，2，...，2^N，N为待校准流水级的分辨率；V_ref为子DAC进行数模转换时的基准电压；其中，C为所述待校准流水级中子DAC的电容标准值；(5)根据步骤(4)中得到的配对电容失配误差值计算待校准流水级中的MDAC的输出电压误差相对值；(6)将补偿电路连接到步骤(5)中所述待校准流水级的下一级流水级中，并计算补偿电路的补偿电压V_i；所述补偿电路包括2^N-1个单元，每个单元包括2个控制逻辑模块和3个容值相同的电容；控制逻辑模块有五个输入端和一个输出端，其中第一个输入端连接待校准流水级中的子ADC的电压比较器输出，第二个输入端连接数字控制信号，第三个连接时钟信号，其余两个输入端分别连接地电位和补偿电压V_i，控制逻辑模块的输出端均串联一个电容之后连接在一起，再通过一个电容输出作为该单元的输出，且该单元的输出连接到当前流水级中放大器的输入端，第一个单元到第2^N-2个单元的输出均连接到当前流水级中放大器的正输入端，第2^N-2+1个单元到第2^N-1个单元的输出均连接到当前流水级中放大器的负输入端；控制逻辑模块在第一个输入端和第二个输入端接收到的电压比较器输出和数字控制信号的控制下，在时钟信号为高电平或低电平时均选通连接地电位的输入端或者连接补偿电压V_i的输入端作为控制逻辑模块的输出；通过公式计算补偿电压V_i，n＝1，2，...，2^N，C₀为补偿电路中电容的容值，ε_d为步骤(5)中得到的待校准流水级中的MDAC的输出电压误差相对值，x_i为所述控制逻辑模块的第二个输入端连接的数字控制信号；(7)根据得到的补偿电压V_i对待校准流水级的子DAC电容失配误差进行补偿。