伪差分电容型逐次逼近模数转换器的制造方法_3

文档序号:9618420阅读:来源:国知局
调电压(0S),以双极性偏移二进制的编码方式将其转换为校准码D0S,保存在存储器106中。
[0059]将电容正相端PX和电容反相端NX的总采样电容分别看做是没有误差的值Cptot和Cntot,那么电容正相端PX和电容反相端NX的单位电容理想值分别为Cptot/64和Cntot/64,每个权重电容的理想值是单位电容理想值的21倍(i = -5,-4,…,5),每个权重电容和其理想值之间都存在误差,所有权重电容误差的和为零。
[0060]控制逻辑电路104控制切换开关SP、SN、所述第一电容阵列101和所述第二电容阵列102中的单刀三掷开关即一刀三掷开关,产生含有权重电容CPM6失配误差信息的电压信号,校准电容阵列105、比较器103和控制逻辑电路104组成的校准子SAR ADC,再测量这个电压,得到以双极性偏移二进制的编码方式测量值DMPM6。再计算权重电容CPM6的校准码DCPM6 = (DMPM6-D0S)/2,将其存入存储器106。
[0061]控制逻辑电路104控制切换开关SP、SN、所述第一电容阵列101和所述第二电容阵列102中的单刀三掷开关,再产生含有权重电容CPM5失配误差信息的电压信号,校准电容阵列105、比较器103和控制逻辑电路104组成的校准子SAR ADC,再测量这个电压,得到以双极性偏移二进制的编码方式测量值DMPM5。再计算权重电容CPM5的校准码DCPM5 =(DMPM5-D0S-DCPM6) /2,将其存入存储器 106。
[0062]以此类推,依次得到权重电容CPM6-CPM1、CPN5、CNM6-CNM1的误差校准码:
[0063]DCPM6 = (DMPM6-D0S) /2
[0064]DCPM5 = (DMPM5-D0S-DCPM6)/2
[0065]DCPM4 = (DMPM4-D0S-DCPM6-DCPM5)/2
[0066]DCPM3 = (DMPM3-D0S-DCPM6-DCPM5-DCPM4)/2
[0067]DCPM2 = (DMPM2-D0S-DCPM6-DCPM5-DCPM4-DCPM3)/2
[0068]DCPM1 = (DMPMl-D0S-DCPM6-DCPM5-DCPM4-DCPM3-DCPM2)/2
[0069]DCPN5 = (DMPN5-D0S-DCPM6-DCPM5-DCPM4-DCPM3-DCPM2-DCPM1)/2
[0070]DCPN4 = (DMPN5-D0S-DCPM6-DCPM5-DCPM4-DCPM3-DCPM2-DCPMl-DCPN4)/2
[0071]DCNM6 = (DMNM6-D0S)/2
[0072]DCNM5 = (DMNM5-D0S-DCNM6) /2
[0073]DCNM4 = (DMNM4-D0S-DCNM6-DCNM5) /2
[0074]DCNM3 = (DMNM3-D0S-DCNM6-DCNM5-DCNM4) /2
[0075]DCNM2 = (DMNM2-D0S-DCNM6-DCNM5-DCNM4-DCNM3) /2
[0076]DCNM1 = (DMNM1-D0S-DCNM6-DCNM5-DCNM4-DCNM3-DCNM2)/2
[0077]计算CNM0 的校准码 DCNMO = 0-DCNM6-DCNM5-DCNM4-DCNM3-DCNM2-DCNM1
[0078]计算高6位差分权重电容的校准码:
[0079]DCM6 = DCPM6+DCNM6
[0080]DCM5 = DCPM5+DCNM5
[0081]DCM4 = DCPM4+DCNM4
[0082]DCM3 = DCPM3+DCNM3
[0083]DCM2 = DCPM2+DCNM2
[0084]DCM1 = DCPM1+DCNM1
[0085]将校准码DCM6-DCM1、DCPM1、DCPN5、DCPN4 和 DCNM0 存入存储器 106。
[0086]如图2所示,是图1所示本发明实施例电路的采样阶段电路图;在采样阶段,开关SP和SN闭合,节点PX即电容正相端PX和节点NX即电容反相端NX都接VCM,第一电容阵列101中的单刀三掷开关都接VINP,第二电容阵列102中的单刀三掷开关都接VINN,差分输入信号VINP-VINN被采样到第一电容阵列101的权重电容阵列和第二电容阵列102的权重电容阵列上。
[0087]校准电容阵列105的控制码DM〈6:0>为1000000。
[0088]如图3所示,是图1所示本发明实施例电路的最高位转换阶段电路图;开始转换后,开关SP和SN断开,控制逻辑电路104把第一电容阵列101的单刀三掷开关SPM6接VREF,第一电容阵列101的其余单刀三掷开关都接地,这样会在节点PX端产生VCM-(VINP-1/2VREF),同时控制逻辑电路104把第二电容阵列102的单刀三掷开关SNM6接地,第二电容阵列102的其余单刀三掷开关都接VREF,这样会在节点NX端产生VCM-(VINN-1/2VREF)。
[0089]校准子DAC105的控制码DM〈6: 0>为D0S+DCM6,将比较器103失调电压与差分权重电容CPM6和CNM6的误差补偿掉。
[0090]比较器比较节点PX端和节点NX端的大小,即-(VIP-VIN)是大于0还是小于0,并将比较器103的输出给到控制逻辑电路104,也即得到D12码值。
[0091]如果-(VIP-VIN)〈0,得到D12 = 1,下一步将单刀三掷开关SPM6接VREF,将单刀三掷开关SNM6接地,并将单刀三掷开关SPM5接VREF,将单刀三掷开关S匪5接地,即下个转换周期节点PX端产生VCM- (VINP-1/2VREF),节点NX端产生VCM-VIN ;
[0092]如果-(VIP-VIN)>0,得到D12 = 0,下一步将单刀三掷开关SPM6接地,将单刀三掷开关SNM6接VREF,并将单刀三掷开关SPM5接VREF,将单刀三掷开关S匪5接地,即下个转换周期节点PX端产生VCM-VINP,节点NX端产生VCM-(VIN-1/2VREF)。
[0093]校准子DAC105 的控制码 DM〈6: 0> 为 D0S+D12*DCM6+DCM5 ;
[0094]比较器103再比较节点PX端和节点NX端的大小,得到D11码值,如图4所示。
[0095]如图4所示,以此类推,比较器不断对比输入端,直到完成差分权重位CPM1和CNM1的转换,至此高位D12-D7的码值均已确定。
[0096]下面将由差分方式得到的所述最低位差分权重位码值即D7转换成由电容CNM0和CNM1表示的过渡码值,实现由差分到单端结构的过渡:
[0097]下一周期将SPM1 接 VREF ;
[0098]如果D7 = 1,将单刀三掷开关SNM0和S匪1接GND,校准子DAC105的控制码DM<6:0> 为 D0S+D12*DCM6+D11*DCM5+D10*DCM4+D9*DCM3+D8*DCM2+DCM1+DCNM0 ;
[0099]如果D7 = 0,将单刀三掷开关SNM0和S匪1接VREF,校准子DAC105的控制码DM<6:0> 为 D0S+D12*DCM6+D11*DCM5+D10*DCM4+D9*DCM3+D8*DCM2+DCPM1 ;
[0100]比较器103比较输入端,得到D6码值,即码值D6由单端方式检测得到,如图5所不ο
[0101]如图5所示,再下一周期将单刀三掷开关SPN5接VREF
[0102]如果D6 = 1,将单刀三掷开关SPM1接VREF,校准子DAC105的控制码DM〈6:0>为D0S+D12*DCM6+D11*DCM5+D10*DCM4+D9*DCM3+D8*DCM2
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