一种利用冗余电容模拟域自校准逐次逼近模数转换器制造技术

技术编号：31575434 阅读：35 留言：0更新日期：2021-12-25 11:16

本发明专利技术公开了一种利用冗余电容模拟域自校准逐次逼近模数转换器，涉及逐次逼近模数转换器领域，该逐次逼近模数转换器在低位电容阵列部分加入冗余电容，冗余电容的上极板均相连并连接桥接电容的下极板，每个冗余电容的下极板分别通过一个双态开关连接地或参考电压；该逐次逼近模数转换器在低位电容阵列部分加入冗余电容，利用冗余电容可以对其余电容尤其是高位电容进行模拟域自校准，改善模数转换器的线性度，提升性能，而且利用增加的冗余电容来做电容阵列的模拟域自校准，简化了电路的复杂度，降低了设计难度。降低了设计难度。降低了设计难度。

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【技术实现步骤摘要】
一种利用冗余电容模拟域自校准逐次逼近模数转换器

[0001]本专利技术涉及逐次逼近模数转换器领域，尤其是一种利用冗余电容模拟域自校准逐次逼近模数转换器。

技术介绍

[0002]近年来，信号测量系统的发展越来越快，对测量的速度和精度都提出了极高的要求。模数转换器(analog
‑
to
‑
digital converter,ADC)作为测量系统的关键模块，其性能直接影响到测量结果。在常见的ADC结构中，逐次逼近模数转换器(Successive Approximation Analog
‑
to
‑
Digital Converter,SAR ADC)因其在速度，精度以及功耗上的优势，正在成为测量系统的首选。
[0003]以单端逐次逼近模数转换器为例，现有常规的下极板采样的单端12位逐次逼近模数转换器的结构如图1所示，其主要包含电容阵列、比较器、逐次逼近逻辑单元和DAC控制逻辑单元，电容阵列包括低位电容阵列LSB和高位电容阵列MSB。低位电容阵列LSB包括一个终端电容C0以及6个低位电容C1～C6，低位电容阵列LSB中的电容C0～C6的上极板相连并连接到桥接电容C
B
的上极板，每个电容的下极板分别通过一个三态开关S0～S6连接到地gnd、参考电压V
ref
或者输入电压V
IN
上。高位电容阵列MSB中包括6个高位电容C7～C
12
，高位电容C7～C
12
的上极板

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用冗余电容模拟域自校准逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述逐次逼近模数转换器包括连接在比较器输入端的电容阵列，以及连接在所述比较器输出端的逐次逼近逻辑单元，所述逐次逼近逻辑单元通过DAC控制逻辑单元控制所述电容阵列的工作状态；所述电容阵列包括高位电容阵列、低位电容阵列和桥接电容，所述低位电容阵列包括一个具有单位电容的终端电容、若干个从单位电容开始形成二进制加权电容阵列的低位电容以及若干个从单位电容开始形成二进制加权电容阵列的冗余电容，所述低位电容阵列中所有电容的上极板均相连并连接所述桥接电容的上极板；所述高位电容阵列包括若干个从单位电容开始形成二进制加权电容阵列的高位电容，所有高位电容的上极板均相连并连接所述桥接电容的下极板，高位电容的上极板还连接至所述比较器以及通过采样开关接到共模电平；终端电容、所有低位电容以及所有高位电容分别通过一个三态开关连接地、参考电压或输入电压，所有冗余电容分别通过一个双态开关连接地或参考电压；所述逐次逼近模数转换器在正常工作之前，利用冗余电容确定每个待校准电容对应的失配值，所述逐次逼近模数转换器在正常工作过程中，当待校准电容所连接的三态开关进行电压切换时，按照失配值控制相对的冗余电容连接的双态开关进行电压切换实现对所述待校准电容的自校准。2.根据权利要求1所述的逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述低位电容阵列中包括T个冗余电容，T
‑
1个冗余电容形成从单位电容C
u
开始的二进制加权电容阵列且容值分别为20C
u
～2
T
‑2C
u
，最后一个冗余电容的容值为(2
T
‑1‑
1)C
u
，所有冗余电容的等效电容C
CAL
＝(2
T
‑
2)C
u
。3.根据权利要求2所述的逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述桥接电容与所述低位电容阵列中的终端电容和低位电容的等效电容为一个单位电容C
u

【专利技术属性】
技术研发人员：庄志伟，张军，费俊驰，竺际隆，庄健，
申请(专利权)人：无锡英迪芯微电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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