一种电流源校准装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电流源校准装置，包括：电流源充放电通路(01)、误差检测单元(02)和数字校准逻辑单元(03)。电流源充放电通路(01)，用于对校准电容进行充放电。误差检测单元(02)，用于检测校准电容充放电过程中的电路充电速率和放电速率，并产生误差结果。数字校准逻辑单元(03)，根据误差结果和时钟信号，产生控制信号；电流源充放电通路根据控制信号对电流源进行校准。本发明专利技术可以在不改变模数转换核心电路结构的前提下，只需采用由校准电容、串联电阻串、比较器和数字逻辑组成的校准电路即可完成对电流源的校准，不会影响模数转换器的正常工作性能，具有结构简单，校准精确和校准速度快的优点。

A calibration device and method for current source

The present invention relates to a current source calibration device, which comprises a current source charging and discharging path (01), an error detection unit (02) and a digital calibration logic unit (03). The current source charging and discharging path (01) is used to charge and discharge the calibrated capacitance. The error detection unit (02) is used to detect the charging rate and discharge rate of the circuit in the process of calibrating the charge and discharge of the capacitor, and produces the error results. The digital calibration logic unit (03) generates the control signal according to the error result and the clock signal, and the current source charging and discharging path is calibrated according to the control signal to the current source. The invention can without changing the analog-to-digital conversion core circuit structure, the calibration circuit can be adopted only by calibration capacitor, series resistor string, comparator and digital logic components to complete the calibration of the current source, will not affect the normal work performance of the analog-to-digital converter, has the advantages of simple structure, accurate calibration and calibration of the advantages of fast speed.

【技术实现步骤摘要】
一种电流源校准装置及方法
本专利技术涉及一种电流源校准装置及方法，尤其是涉及一种应用于模数转化及其中的电流源采用基于比较器过零检测的校准方法。
技术介绍
随着CMOS工艺尺寸的减小，芯片单位面积上元器件数目的增加以及更低的工作电压，导致在开关电容电路模数转换器中采用运算放大器来实现高增益、大输出摆幅，同时保持系统的稳定性具有很大程度的难度。因此提出了基于过零检测流水线型模数转换器电路，其中采用比较器过零检测电路和恒定电流源来代替运算放大器的作用。然而比较器过零检测电路和电流源之间的失配将会引起失真问题，其原因在于过零检测电路存在非零延时，这会将导致信号的过冲，产生失调误差，相当于产生了非线性。因此，在基于过零检测的模数转换器的应用中，需对电流源的匹配提出严格的要求。
技术实现思路
本专利技术是旨在针对基于过零检测模数转换器中P型电流源与N型电流源不匹配的问题，从而随着时间的积累，导致共模电平的偏移越来越大，使得信号超出合理的电压范围。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电流源校准装置，包括：电流源充放电通路01、误差检测单元02和数字校准逻辑单元03。电流源充放电通路01，用于对校准电容进行充放电。误差检测单元02，用于检测校准电容充放电过程中的电路充电速率和放电速率，并产生误差结果。数字校准逻辑单元03，根据误差结果和时钟信号，产生控制信号；电流源充放电通路根据所述控制信号对电流源进行校准。优选地，电流源充放电通路01，包括：主P型电流源IP、P型电流源修调单元011、主N型电流源IN、N型电流源修调单元012、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、开关S1、开关S2、开关SP_en、开关SN_en和校准电容Ccal。主P型电流源IP输入端与电源相连，输出端与第一负载电容CL1一端连接，第一负载电容CL1另一端与开关S1相连；主N型电流源IN输出端与地相连，输入端与第二负载电容CL2一端连接，第二负载电容CL2另一端与开关S2相连；开关S1和开关S2共同与校准电容Ccal相连；P型电流源修调单元011并联在主P型电流源IP上，N型电流源修调单元012并联在主N型电流源IN上。其中，P型电流源修调单元由mbitP型电流源单元Ip1～Ipm和开关Sp1～Spm构成；N型电流源修调单元由mbitN型电流源单元In1～Inm和开关Sn1～Snm构成。优选地，误差检测单元02包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一比较器A1、第二比较器A0和逻辑单元异或XOR；其中，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3依次串联在电源和地之间，第一比较器A1和第二比较器A0的正端与校准电容Ccal正端相连，第一比较器A1负端接入第一电阻R1和第二电阻R2之间，第二比较器A0负端接入第二电阻R2和第三电阻R3之间；第一比较器A1和第二比较器A0通过对电源分压产生电压VREF1和VREF0作为比较器A1和A0的阈值电平；第一比较器A1和第二比较器A0产生的第一结果D1和第二结果D0输入逻辑单元异或XOR，产生误差结果。优选地，数字校准逻辑单元03对误差检测单元02产生的误差结果通过与时钟CLK进行处理产生mbit位控制逻辑，用于控制P型电流源修调单元011和N型电流源修调单元012中的开关的状态。优选地，P型电流源修调单元011和N型电流源修调单元012中mbit控制位是温度计码，即Ip1＝Ip2＝…＝Ipm，In1＝In2＝…＝Inm。优选地，P型电流源修调单元011和N型电流源修调单元012中mbit控制位是二进制码，即Ipm＝2*Ip(m-1)＝…＝2^(m-1)*Ip1，Inm＝2*In(m-1)＝…＝2^(m-1)*In1。本专利技术还提供了一种电流源校准方法，包括：电流源充放电通路01对校准电容进行充放电；误差检测单元02检测校准电容充放电过程中的电路充电速率和放电速率，并产生误差结果；数字校准逻辑单元03根据误差结果和时钟信号，产生控制信号；电流源充放电通路根据控制信号对电流源进行校准。优选地，电流源充放电通路中的主P型电流源IP、开关SP_en和校准电容Ccal构成电流源充电通路，对电容Ccal的进行充电。电流源充放电通路中的主N型电流源IN、开关SN_en和校准电容Ccal构成电流源放电通路，对所述电容Ccal进行放电。本专利技术可以在不改变模数转换核心电路结构的前提下，只需采用由校准电容、串联电阻串、比较器和数字逻辑组成的校准电路即可完成对电流源的校准，不会影响模数转换器的正常工作性能，具有结构简单，校准精确和校准速度快的优点。附图说明图1为过零检测模数转换器电流源结构示意图；图2为电流源充电和放电斜率图；图3为电流源失配示意图；图4为本专利技术一个实施例提供的一种电流源校准装置电路图；图5为根据本专利技术一个实施例提供的一种电流源校准波形示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，为过零检测模数转换器电流源结构示意图。P型电流源IP与电容C1、开关S1组成电流源充电通路，当开关S1打开时，IP对电容C1进行充电，电容右端电压由GND最终充电至VOP；N型电流源IN与电容C2、开关S2组成电流源放电通路，当开关S2打开时，IN对电容C2进行充电，最终放电至VON；P型电流源IP、电容C1、电容C2、开关S3和N型电流源IN组成复位通路，当开关S3打开，强制电容C1和电容C2右端的电位VOP与VON相等。电容C1和电容C2为完全相同的两个电容。如图2所示，为电流源充电和放电斜率图。用SRP表示P型电流源IP的充电过程的斜率，SRN表示N型电流源IN的放电过程的斜率。P型电流源IP的充电过程中VOP点电压从GND逐渐升高。N型电流源IN的放电过程中VON点电压从VDD逐渐降低。如图3所示，为电流源失配示意图。在不考虑温度、电源电压、工艺偏差等非理想因素，P型电流源IP与N型电流源IN是匹配相等的，对电容C的充放电速度也一致，因此其理想的共模电压VCOM＝(VOP+VON)/2，处于SRP与SRN中间。而实际情况中，由于上述这些非理想因素的影响，会造成P型电流源与N型电流源不匹配，因此对电容C1的充电和电容C2的放电速度不一致，从而导致SRP与SRN随时间的推移会发生偏移。在一个实施例中，假设充电速度大于放电速度，如图3所示，最终导致实际共模电平向上偏离理想的共模电平，随着时间的积累，偏离程度越来越大，而过大的共模偏差可能会导致信号超出合理的电压范围。因此，必须对电流源IP和IN进行失配矫正。如图4所示，为本专利技术一个实施例提供的一种电流源校准装置电路图。本专利技术一个实施例提供了一种电流源校准装置，包括：电流源充放电通路01、误差检测单元02和数字校准逻辑单元03。电流源充放电通路01，过程中的电路充电速率和放电速率，并产生误差结果。数字校准逻辑单元03，根据误差结果和时钟信号，产生控制信号；电流源充放电通路根据所述控制信号对电流源进行校准。其中，电流源充放电通路01，包括：主P型电流源IP、P型电流源修调单元011、主N型电流源IN、N型电流源修调单元012、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、开关S1、开关S2、开关SP_en、开关SN_en和校准电容Ccal。主P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流源校准装置，其特征在于，包括：电流源充放电通路(01)、误差检测单元(02)和数字校准逻辑单元(03)；所述电流源充放电通路(01)，用于对校准电容进行充放电；所述误差检测单元(02)，用于检测所述校准电容充放电过程中的电路充电速率和放电速率，并产生误差结果；所述数字校准逻辑单元(03)，根据所述误差结果和时钟信号，产生控制信号；所述电流源充放电通路根据所述控制信号对电流源进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种电流源校准装置，其特征在于，包括：电流源充放电通路(01)、误差检测单元(02)和数字校准逻辑单元(03)；所述电流源充放电通路(01)，用于对校准电容进行充放电；所述误差检测单元(02)，用于检测所述校准电容充放电过程中的电路充电速率和放电速率，并产生误差结果；所述数字校准逻辑单元(03)，根据所述误差结果和时钟信号，产生控制信号；所述电流源充放电通路根据所述控制信号对电流源进行校准。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流源充放电通路(01)，包括：主P型电流源IP、P型电流源修调单元(011)、主N型电流源IN、N型电流源修调单元(012)、第一负载电容CL1、第二负载电容CL2、开关S1、开关S2、开关SP_en、开关SN_en和校准电容Ccal；所述主P型电流源IP输入端与电源相连，输出端与所述第一负载电容CL1一端连接，所述第一负载电容CL1另一端与开关S1相连；所述主N型电流源IN输出端与地相连，输入端与所述第二负载电容CL2一端连接，所述第二负载电容CL2另一端与开关S2相连；所述开关S1和开关S2共同与校准电容Ccal相连；所述P型电流源修调单元(011)并联在所述主P型电流源IP上，所述N型电流源修调单元(012)并联在所述主N型电流源IN上；其中，所述P型电流源修调单元由mbitP型电流源单元Ip1～Ipm和开关Sp1～Spm构成；所述N型电流源修调单元由mbitN型电流源单元In1～Inm和开关Sn1～Snm构成。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述误差检测单元(02)包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一比较器A1、第二比较器A0和逻辑单元异或XOR；其中，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3依次串联在电源和地之间，所述第一比较器A1和所述第二比较器A0的正端与所述校准电容Ccal正端相连，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹淑新，张莉莉，
申请(专利权)人：英特格灵芯片天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12