【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路领域，具体地涉及一种失调电压校准方法、失调电压校准电路、流水线逐次逼近型模数转换器。
技术介绍
1、流水线型模数转换器(pipeline adc)通过多次量化减少每一级的量化精度，常见的一种流水线型模数转换器的电路结构，如图1所示。pipeline adc的流水线结构由输入采样保持级电路和多个级电路组成，级电路由子模数转换器(sub adc)和余量增益单元(mdac)组成，信号量化由sub adc完成，信号放大由mdac完成。在转换过程中，级电路以流水线形式交替工作，采样周期通常为半个时钟周期，级电路对上一级电路的输出进行采样，在半个时钟周期内，级电路完成对信号的量化与放大。最后各级量化数据通过多级寄存器实现对齐。
2、相比于逐次逼近型模数转换器(sar adc)，pipeline adc可以实现更快的转换速度，但每一级子级电路都存在放大器，通常放大器是整个电路中功耗最高的模块，因此pipeline adc的功耗相较于sar adc大很多。对于高性能的pipeline adc，通常希望第一级分辨率较高，级间增益较高，后级的噪声以及非线性等影响被极大的衰减；同时第一级的分辨率增加可以降低后级分辨率，因此流水线的级数下降，功耗降低。流水线结构中，sub adc通常采用flash adc结构。由于flash adc结构本身的限制，级电路的量化精度难以超过4bit。
3、流水线-逐次逼近型模数转换器(pipeline-sar adc)综合了pipeline adc和saradc两种结构的特点
4、pipeline-sar adc级电路的失调来源为比较器的失调电压以及放大器的失调电压。在pipeline-sar adc中，每一级电路的分辨率都较高，对应的级间增益也较高，因此需要对比较器和放大器的失调电压进行校准，才能保证电路的正常工作。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种失调电压校准方法、失调电压校准电路及流水线逐次逼近型模数转换器，实现比较器和放大器的失调电压校准。
2、本专利技术第一方面提供一种失调电压校准方法，应用于模数转换器的各级电路，各级电路中前一级电路通过放大器与后一级电路连接，每一级电路包括电容阵列及比较器，电容阵列的输出端连接比较器的负输入端及放大器的反向输入端，所述方法包括：
3、通过电容阵列对输入信号进行采样得到采样信号；
4、检测放大器对采样信号进行放大后输入端的残差信号的大小，确定放大器的失调电压的大小及方向；
5、根据放大器的失调电压的大小及方向调节比较器的失调电压的大小及方向，使比较器的失调电压的大小与放大器的失调电压的大小相等，且比较器的失调电压的方向与放大器的失调电压的方向一致；
6、将比较器的失调电压与放大器的失调电压进行差值比较，使比较器的失调电压抵消放大器的失调电压，以使整个级电路的等效失调电压为零。
7、本专利技术实施例中，根据放大器的失调电压的大小及方向调节比较器的失调电压的大小及方向，包括：
8、若放大器存在正方向的失调电压，且此时比较器存在负方向的失调电压，通过校准逻辑使比较器的负方向的失调电压向正方向调节，直到比较器的失调电压为正方向，且比较器的正方向的失调电压的大小与放大器的正方向的失调电压的大小相等；
9、若放大器存在正方向的失调电压，且此时比较器存在正方向的失调电压，通过校准逻辑将比较器的正方向的失调电压调节为与放大器的正方向的失调电压的大小相等；
10、若放大器存在正方向的失调电压，且此时比较器不存在失调电压，通过校准逻辑使比较器呈现正方向的失调电压，将比较器的正方向的失调电压调节为与放大器的正方向的失调电压的大小相等。
11、本专利技术实施例中，放大器的同向输入端与反向输入端之间通过第一转换开关连接，放大器的输出端通过第二转换开关连接后一级电路，放大器的反向输入端通过重置开关接地。
12、本专利技术实施例中，在采样结束时，将第一转换开关断开，对采样信号进行量化，利用量化后的采样信号建立放大器的信号链。
13、在量化结束时，将重置开关断开，使电容阵列上的采样信号转移到放大器，建立放大器的信号链。
14、在放大器信号链建立后，完成后一级电路的采样，将第二转换开关断开，发送校准脉冲信号到比较器，触发比较器执行比较操作。
15、本专利技术第二方面提供一种失调电压校准电路，包括电容阵列、比较器及放大器，电容阵列的输出端连接比较器的负输入端及放大器的反向输入端，所述比较器包括失调电压调整电路；
16、所述电容阵列对输入信号进行采样得到采样信号；
17、所述放大器利用量化后的采样信号建立放大器的信号链；
18、所述失调电压调整电路用于根据放大器的失调电压的大小及方向调节比较器的失调电压的大小及方向，使比较器的失调电压的大小与放大器的失调电压的大小相等，且比较器的失调电压的方向与放大器的失调电压的方向一致；
19、所述比较器在校准脉冲信号触发下执行比较操作，利用比较器的失调电压抵消放大器的失调电压，使得整体的等效失调电压为零。
20、本专利技术实施例中，所述放大器的同向输入端与反向输入端之间通过第一转换开关连接，放大器的输出端通过第二转换开关连接后一级电路，放大器的反向输入端通过重置开关接地。
21、所述电容阵列采样结束时，所述第一转换开关断开；
22、在所述重置开关断开之后，所述放大器建立信号链；
23、在所述第二转换开关断开之后，发送校准脉冲信号到比较器，触发比较器执行比较操作。
24、本专利技术实施例中，所述失调电压调整电路包括：预放大级输入管、电荷泵以及一对辅助输入管，所述预放大级输入管输入差分信号，所述辅助输入管连接电荷泵。
25、本专利技术实施例中，所述预放大级输入管包括：第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管，第一mos管的栅极、第四mos管的栅极、第五mos管的栅极连接校准脉冲信号，第一mos管的漏极与第二mos管的源极及第三mos管的源极相连，第二mos管的栅极连接差分正相模拟输入电压，第三mos管的栅极连接差分反相模拟输入电压；第二mos管本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种失调电压校准方法，应用于模数转换器的各级电路，其特征在于，各级电路中前一级电路通过放大器与后一级电路连接，每一级电路包括电容阵列及比较器，电容阵列的输出端连接比较器的负输入端及放大器的反向输入端，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的失调电压校准方法，其特征在于，所述根据放大器的失调电压的大小及方向调节比较器的失调电压的大小及方向，包括：
3.根据权利要求1所述的失调电压校准方法，其特征在于，放大器的同向输入端与反向输入端之间通过第一转换开关连接，放大器的输出端通过第二转换开关连接后一级电路，放大器的反向输入端通过重置开关接地。
4.根据权利要求3所述的失调电压校准方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的失调电压校准方法，其特征在于，所述利用量化后的采样信号建立放大器的信号链，包括：
6.根据权利要求3所述的失调电压校准方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.一种失调电压校准电路，其特征在于，包括电容阵列、比较器及放大器，电容阵列的输出端连接比较器的负输入端及放大器的反向输入端，
8.根据权利要求7所述的失调电压校准电路，其特征在于，所述放大器的同向输入端与反向输入端之间通过第一转换开关连接，放大器的输出端通过第二转换开关连接后一级电路，放大器的反向输入端通过重置开关接地。
9.根据权利要求8所述的失调电压校准电路，其特征在于，所述电容阵列采样结束时，所述第一转换开关断开；
10.根据权利要求7所述的失调电压校准电路，其特征在于，所述失调电压调整电路包括：预放大级输入管、电荷泵以及一对辅助输入管，所述预放大级输入管输入差分信号，所述辅助输入管连接电荷泵。
11.根据权利要求10所述的失调电压校准电路，其特征在于，所述预放大级输入管包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管，第一MOS管的栅极、第四MOS管的栅极、第五MOS管的栅极连接校准脉冲信号，第一MOS管的漏极与第二MOS管的源极及第三MOS管的源极相连，第二MOS管的栅极连接差分正相模拟输入电压，第三MOS管的栅极连接差分反相模拟输入电压；第二MOS管的漏极与第四MOS管的漏极连接，第三MOS管的漏极与第五MOS管的漏极连接，第四MOS管的源极及第五MOS管的源极连接电源电压。
12.根据权利要求11所述的失调电压校准电路，其特征在于，所述辅助输入管包括：第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管，第六MOS管的栅极通过第三转换开关连接共模电压，第七MOS管的栅极通过第四转换开关连接电荷泵，第八MOS管的漏极与第六MOS管的源极及第七MOS管的源极相连，第六MOS管M6的漏极连接第四MOS管M4的漏极，第七MOS管M7的漏极连接第五MOS管M5的漏极。
13.一种流水线逐次逼近型模数转换器，包括多个级电路，其特征在于，各级电路中前一级电路通过放大器与后一级电路连接，每一级电路包括电容阵列及比较器，电容阵列的输出端连接比较器的负输入端及放大器的反向输入端，所述比较器包括失调电压调整电路；
14.根据权利要求13所述的流水线逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述放大器的同向输入端与反向输入端之间通过第一转换开关连接，放大器的输出端通过第二转换开关连接后一级电路，放大器的反向输入端通过重置开关接地。
15.根据权利要求13所述的流水线逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述失调电压调整电路包括：预放大级输入管、电荷泵以及一对辅助输入管，所述预放大级输入管输入差分信号，所述辅助输入管连接电荷泵。
...【技术特征摘要】
1.一种失调电压校准方法，应用于模数转换器的各级电路，其特征在于，各级电路中前一级电路通过放大器与后一级电路连接，每一级电路包括电容阵列及比较器，电容阵列的输出端连接比较器的负输入端及放大器的反向输入端，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的失调电压校准方法，其特征在于，所述根据放大器的失调电压的大小及方向调节比较器的失调电压的大小及方向，包括：
3.根据权利要求1所述的失调电压校准方法，其特征在于，放大器的同向输入端与反向输入端之间通过第一转换开关连接，放大器的输出端通过第二转换开关连接后一级电路，放大器的反向输入端通过重置开关接地。
4.根据权利要求3所述的失调电压校准方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的失调电压校准方法，其特征在于，所述利用量化后的采样信号建立放大器的信号链，包括：
6.根据权利要求3所述的失调电压校准方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.一种失调电压校准电路，其特征在于，包括电容阵列、比较器及放大器，电容阵列的输出端连接比较器的负输入端及放大器的反向输入端，所述比较器包括失调电压调整电路；
8.根据权利要求7所述的失调电压校准电路，其特征在于，所述放大器的同向输入端与反向输入端之间通过第一转换开关连接，放大器的输出端通过第二转换开关连接后一级电路，放大器的反向输入端通过重置开关接地。
9.根据权利要求8所述的失调电压校准电路，其特征在于，所述电容阵列采样结束时，所述第一转换开关断开；
10.根据权利要求7所述的失调电压校准电路，其特征在于，所述失调电压调整电路包括：预放大级输入管、电荷泵以及一对辅助输入管，所述预放大级输入管输入差分信号，所述辅助输入管连接电荷泵。
11.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：原义栋，王艺谋，王亚彬，胡毅，沈红伟，李福乐，李振国，侯佳力，苏萌，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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