本发明专利技术涉及一种用于模数转换器中的双向调节微电流源电容误差补偿电路，它包括一个带权重的微电流单元和一个微电流源电容误差补偿控制单元。本发明专利技术通过对电容误差补偿方向和补偿大小分别控制的方式将前一级流水线结构的输出信号中由于电容匹配精度不够而造成的级间增益误差，在下一级流水线结构的输入信号中进行双向补偿，极大地减小了流水线的级间增益误差。采用本发明专利技术电路后，高速高精度模数转换器中由于工艺造成的流水线级间增益误差大大的减小。本发明专利技术电路具有补偿方式灵活、可双向校正误差、使用方便等特点，适用于高速高精度流水线模数转换器领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于微电流源电容误差补偿电路，特别涉及一种用于流水线模数转换器的双向调节微电流源电容误差补偿电路。它的直接应用领域是高速高精度流水线模数转换器。
技术介绍
流水线模数转换器的一个重要误差来源是每级流水线之间的增益误差。流水线的级间增益误差主要来自两个方面1)由于制造工艺的影响，采样电容和反馈电容匹配精度有限，造成它们之间的比值不能精确的等于设计值，从而引起级间增益误差。2)每级流水 线中的运算放大器的直流增益有限，造成运算放大器在闭环应用时，其输入端并非真正“虚地”，从而引起级间增益误差。消除或者减小流水线的级间增益误差可以极大的提高流水线模数转换器的静态和动态电路性能。针对上面两种造成级间增益误差的原因，目前的解决方法是在数字域或者模拟域进行误差校正。在数字域进行误差校正需要设计复杂的校正算法，并且实现校正算法的数字电路需要占用很大的芯片面积，消耗很大的功耗。在模拟域进行误差校正的传统做法是通过寄生电容对采样电容和反馈电容进行补偿，提高采样电容和反馈电容的匹配精度，从而减小流水线的级间增益误差。如文献 I (A 12-Bit 125MSPS ADC With Capacitor Mismatch Trimming,2010 10th IEEEInternational Conference On Solid-State and Integrated Circuit TechnoligyProceedings Partl，P216_P218)中的电容修调电路。图I是文献I中的电容修调电路图，其中Cu代表采样电容或者反馈电容中的单位电容，P和N分别是电容的正负两端；Ctl、Ct2、Ct3是金属寄生电容；SWi、Sff2, SW3是相应的开关。该电路的工作原理是利用金属寄生电容和相应开关的通断来对单位电容进行补偿，它的优点是使用简单，不需要复杂的算法和控制逻辑。但它的主要缺点是由于金属寄生电容和单位电容是并联关系，只能对需要修调的单位电容容值进行增加，不能对需要修调的单位电容容值进行减小，即只能进行单向的电容误差补偿。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于专利技术一种可双向调节的微电流源电容误差补偿电路，以克服传统的电容误差补偿电路只能单向修调的问题，使其达到可双向补偿电容匹配误差、使用简单方便的目的。为实现上述目的，本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案在于一种可双向调节的微电流源电容误差补偿电路，它含有一个带权重的微电流单元，包括PMOS 管 MP1' PMOS 管 MP2、PMOS 管 MP3、NMOS 管 MN1、NMOS 管 MN2、NMOS 管 MN3,其中，MP1, MP2, MP3的栅极均与偏置电压输入端Vb相接，MP1, MP2, MP3的源极均与电源端V。。相接，MP1的漏极接丽i的漏极，MP2的漏极接MN2的漏极，MP3的漏极接MN3的漏极，丽PMN2JN3的源极均与微电流源输出端Ib相接，MN1的栅极与第一控制信号A1相接，MN2的栅极与第二控制信号A2相接，MN3的栅极与第三控制信号A3相接；ApA2、A3控制的三个电流源按二进制权重1:2:4进行设置；和一个微电流源电容误差补偿控制单元，包括 NMOS 管 MN4、NMOS 管 MN5、NMOS 管 MN6, NMOS 管 MN7、NMOS 管 MN8、NMOS 管 MN9 以及电阻R1'电阻R2、电容C1，其中，R1的一端接地，R1的另一端分别与MN4、MN7的漏极相接，R2的一端接地，R2的另一端与MN5、MN6的漏极相接，R2的另一端还与微电流源输入端Ib相接，MN4,MN6的源极相连接在一起，并与MN8的漏极相接，MN5、MN7的源极相连接在一起，并与MN9的漏极相接，C1的一端与MN8、MN9的源极相接，C1的另一端与输出端Vqut相接，MN4、MN5的栅极与第一误差补偿方向控制端GN相接，MN6> MN7的栅极与第二误差补偿方向控制端G相接，MN8的栅极与第一误差补偿大小控制端DN相接，MN9的栅极与第二误差补偿大小控制端D相接。 所述第一误差补偿方向控制端GN与第二误差补偿方向控制端G是一对互补控制信号，所述第一误差补偿大小控制端DN与第二误差补偿大小控制端D是一对互补控制信号。有益效果与传统的电容误差补偿电路相比，本专利技术的双向调节微电流源电容误差补偿电路采用补偿方向和补偿大小分别控制的方式，对电容误差进行加减补偿，从而实现了双向补偿误差，且补偿方式灵活、使用方便。本专利技术电路已应用于14位100MSPS流水线模数转换器中，其测试结果显示，电容误差补偿前，电路的INL误差为±5LSB，电容误差补偿后，电路的INL误差为±3LSB，该模数转换器采用此方法减小了流水线的级间增益误差，明显提高了流水线模数转换器的线性度。附图说明图I是传统的利用寄生电容进行误差补偿的电路图；图2是本专利技术的可双向调节的微电流源电容误差补偿电路图；图3是本专利技术电路应用于流水线模数转换器中的示意图。具体实施例方式本专利技术的具体实施方式不仅限于下面的描述，现结合附图加以进一步说明。本专利技术的可双向调节的微电流源电容误差补偿电路图如图2所示。它包含一个带权重的微电流单元和一个微电流源电容误差补偿控制单元，它们之间的具体连接关系、作用关系与本说明书的
技术实现思路
部分相同，此处不再重复。本专利技术电路的工作原理如下首先利用偏置电压Vb和控制信号Ai、A2、A3来产生一个微电流源IB，然后微电流源Ib在电阻R2上产生一个电压作为误差补偿电压，最后经过两组控制信号G、GN和D、DN以及相应的开关MN4 MN9将误差补偿电压通过电容C1耦合输出。三个微电流源，它们之间电流的大小按1:2:4进行设置，保证微电流源电容误差补偿电路有三位的修调精度。设控制信号A1所控制的这一路微电流源的大小是I，根据它们之间的权重关系，则A2所控制的这一路微电流源的大小是21，A3所控制的这一路微电流源的大小是41，通过设置控制信号Ap A2, A3的不同组合，可以选择这三路微电流源中的一路或几路，从而得到(T7I的8种不同大小的微电流源。为叙述方便起见，用“0”表示低电平，“I”表示高电平。G和GN是一对互补控制信号，控制电容误差的补偿方向，0表不正向电容误差补偿，I表不负向电容误差补偿。D和DN也是一对互补控制信号，控制电容误差补偿的大小。D在本级流水线的采样相时，为0 ;在本级流水线的保持相时，代表前一级流水线结构中相应比较器的输出信号，可以为0，也可以为I。V代表电容上的电压，A V表不电容上的电压从米样相到保持相的变化量。 在对整个模数转换器电路进行测试分析后，已知需要对某段输入信号所对应的输出信号进行误差校正，通过设置控制信号A、A2、A3以及G、GN到相应的值，利用本专利技术所描述的电容误差补偿电路产生一个误差纠正信号U来校正流水线级间增益误差。为更进一步清楚说明本专利技术电路，用表I的信号真值表来描述。表I控制信号及误差校正信号真值表IG I GN ID I DN I V I AV采样相0 — I0 保持相0II__0__U__U保持相__0 — I00采样相0 — IU 保持相I0I__0__0__-U保持相 __丨 0 I I 丨 U I 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李梁，徐鸣远，黄兴发，王育新，魏亚峰，沈晓峰，陈玺，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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