流水线ADC的第一级电容校准方法与流程

本发明涉及一种流水线adc的第一级电容校准方法。

背景技术：

目前，高速高精度流水线adc是模拟集成电路的重要组成部分。由于制造工艺的原因，adc中的采样电容总是存在不匹配的问题，采样电容的不匹配会造成adc的线性度变差，在频谱上表现为无杂散动态范围(sfdr，spuriousfreedynamicrange)变差。

虽然国内外有提出前台校准电容的算法，比如通过force比较器的输出获得积分非线性(inl)的跳变，但是这些方法需要增加额外的硬件电路，增加电路复杂度和芯片面积。

提高sfdr的校准算法有动态电容匹配技术(dem，dynamicelementmatching)技术，抖动注入(ditherinjection)技术。虽然它们都有较好的提高sfdr的效果，但是dem技术会导致信噪比(snr，signalnoiseratio)变差，也就是说dem技术是以牺牲snr为代价，来提高sfdr。抖动注入技术需要注入一个随机信号，使得输入信号的幅度受限，牺牲了输入信号的幅度范围。

对此，现有技术中没有一种方法，能够在不增加芯片面积和电容复杂度的基础上，同时能够提高芯片sfdr和snr等指标。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种基于积分非线性曲线(inl曲线)的流水线adc的第一级电容失配校准方法。

为实现上述目的，本发明的一种流水线adc的第一级电容校准方法，包括以下步骤：

s10，检测所述流水线adc的inl曲线；

s20，确定所述inl曲线上的17个区间；

s30，对该17个区间内的inl曲线分别进行线性拟合，并分别计算17个线段的斜率k1，k2，……，k17，再计算17个斜率除最大值和最小值外其他15个斜率值的平均值，

s40，根据s30中斜率的平均值，对所述17个区间进行重新搜索，重新求得每个拟合直线的截距值b；

s50，根据斜率的平均值，以及截距值b，对所述17个区间重新进行线性拟合，计算每一段线段的inl跳变值；

s60，根据s50中的inl跳变值，对adc输出结构加上所述inl跳变值，从而补齐所述adc传输曲线的跳变位置；

s70，检测补齐后的inl曲线的跳变值值是否大于1lsb，若判断为是则重复执行s20。

具体的，所述步骤s20具体包括以下步骤：

将inl曲线划分为17个搜索范围(xi，xi+1)，并在没一个搜索范围(xi，xi+1)中确定一组搜索点(si，si+1)，该搜索点之间的横坐标距离x是固定的，从si＝xi点开始，计算这两个搜索点之间的inl差 值，随后两个搜索点均向右平移一个单位，计算这两个搜索点之间的inl差值，重复此步骤，直到si+1＝xi+1时，能得到若干inl差值，确定inl差值最大时的si和si+1的位置，并按照每个区间中si和si+1的位置，重新划分17个区间。

所述s40具体包括以下步骤：

s41，设定在(s0，s1)区间中截距搜索范围(b0，b1)，从而得到在(s0，s1)区间中拟合直线表达式：

s42，在横坐标为x0时，设inl曲线上的点为p(x0，f(x0))，拟合实线上的点p1为

s43，定义评价标准t：

s44，截距b从b0变化到b1，获得一系列评价标准t，取评价标准t值最小时候的截距b作为该区间(s0，s1)区间中拟合直线的截距。

s45，重复执行步骤s41～s44得到所有17个区间中拟合直线的截距

本发明的基于积分非线性曲线(inl曲线)的流水线adc的第一级电容失配校准方法，能够在不增加芯片面积和电容复杂度的基础上，同时能够提高芯片sfdr和snr等指标。

附图说明

图1为本发明的流水线adc的第一级电容校准方法流程图；

图2为流水线adc的inl曲线图；

图3为第一搜索区间的搜索结果图；

图4为第一搜索区间确定的结果图；

图5为图3中的第一次拟合直线图；

图6为图3中的第一次拟合直线中，对于第一条拟合直线进行截距搜索的示意图；

图7为图5中对于下一条拟合直线进行结局搜索的示意图；

图8为17个区间第二次直线拟合后的线段示意图；

图9为补偿后的adc输入输出图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

如图1所示，本实施方式的流水线adc的第一级电容校准方法，包括以下步骤：

s10，检测流水线adc的inl曲线，具体为图2所示；

s20，确定inl曲线上的17个区间(s0，s1)(s1，s2)……(s31，s32)；

具体的，步骤s20包括以下步骤：

如图2所示，在inl曲线中设定一个搜索范围，例如图2中的x1～x2，并确定一组搜索点(s1，s2)，为了避免动态偏移所引起的计算误差，该搜索点之间的横坐标距离x是固定的，从s1＝x1点开始，计算这两个搜索点之间的inl差值d，随后搜索点向右平移一个单位，在搜索范围(x1，x2)，即si从x1点移动，直到si+1＝xi+1过程中，中能得到若干inl差值d，找到inl差值d最大时的si和si+1的值确定为s1和s2，如图3所示，在搜索范围x1，x2中inl差值d最大的两个点分别为s1、s2，按照同样的方法，重新选择搜索范围，从而进行搜索，根据此方法对inl曲线重新划分为17个区间(s0，s1)、(s1，s2)……(s31，s32)。

s30，对该17个区间内的inl曲线分别进行线性拟合，如图4，获得17个斜率k1，k2，……，k17，并计算17个斜率除最大值和最小值外其他15个斜率值的平均值，

s40，根据s30中斜率的平均值，对17个区间进行重新搜索，获得每个区间中拟合直线的截距值b；

具体的，s40包括以下步骤：

s41，设定在(s0，s1)区间中截距搜索范围(b0，b1)，从而得到在(s0，s1)区间中拟合直线表达式：

s42，在横坐标为x0时，设inl曲线上的点为p(x0，f(x0))，拟合实线上的点p1为

s43，定义评价标准t：

s44，截距b从b0变化到b1，获得一系列评价标准t，取评价标准t值最小时候的截距b作为该区间(s0，s1)区间中拟合直线的截距，重复s41～s44找出各个区间内的截距值。

s50，根据斜率的平均值，以及截距，多17个重新进行线性拟合如图7所示，计算每个区间内的inl跳变值inljump_i；

s60，如图8所示根据s50中的inl跳变值，对adc输出结构加上inl跳变值，从而补齐adc传输曲线的跳变位置；

s70，检测补齐后的inl曲线的跳变值值是否大于1lsb，若判断为是则重复执行s20。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。