一种误差校准电路及模数转换系统的制作方法

本发明涉及半导体集成电路，尤其涉及一种误差校准电路及模数转换系统。

背景技术：

1、在模数转换器系统中，输入模拟信号的幅度范围是不定的。在不超出模数转换器的转换范围的而情况下，如果输入模拟信号的峰峰值较大，模数转换器的大部分阶梯都能被使用上，这将能最大化地发挥其转换效率；反之如果输入模拟信号地峰峰值较小，模数转换器超出输入模拟信号峰峰值的部分的转换能力将复发得到发挥，一方面将浪费掉转换器资源，另一方面将降低转换器在处理小峰峰值模拟信号时的精度。再者，在某些应用中，模数转换系统需要应对不同输入模拟信号峰峰值的场景，也即是需要模数转换系统的输入模拟范围时可调的。

2、现有技术中，调节模数转换器输入模拟信号范围的方法通常需要对采样信号进行整形或放大，这个过程势必会引入噪声、失调、谐波失真等因素，影响转换器性能。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种误差校准电路及模数转换系统，其解决了现有技术中存在的调节模数转换器输入模拟信号范围的方法通常需要对采样信号进行整形或放大，这个过程势必会引入噪声、失调、谐波失真等因素，影响转换器性能的问题。

2、第一方面，本发明提供一种误差校准电路，所述电路应用于模数转换系统，所述电路包括：增益误差控制模块、钳位与驱动模块和增益误差校准信号输出模块；所述增益误差控制模块与外部电流源相连，用于接收增益校准数字控制信号，还用于根据所述外部电流源产生的电流和所述增益校准数字控制信号产生高偏置电压和低偏置电压；所述钳位与驱动模块与所述增益误差校准信号输出模块相连，用于接收参考电平，还用于根据所述参考电平向所述增益误差校准信号输出模块输出钳位信号；增益误差校准信号输出模块分别与所述增益误差控制模块和所述模数转换系统相连，还用于接收所述增益控制模块输出的高偏置电压和所述低偏置电压，还用于根据所述钳位信号、所述高偏置电压和所述低偏置电压产生增益误差校准信号并向所述模数转换系统输出增益误差校准信号。

3、可选地，所述电路还包括：偏移误差控制模块；所述偏移误差控制模块分别与所述增益误差控制模块和所述模数转换系统相连，用于接收偏移校准数字控制信号，还用于接收所述增益误差控制模块输出的高偏置电压，还用于根据所述高偏置电压和所述偏移校准数字控制信号向所述模数转换系统输出偏移误差校准信号。

4、可选地，所述增益误差控制模块包括：偏置单元、增益单元和至少一个第一数控电流源单元；所述增益单元与外部电流源相连，用于根据所述外部电流源产生的电流产生内部偏置信号；每个所述第一数控电流源单元分别与所述偏置单元相连，用于根据接收到的所述增益校准数字控制信号和所述偏置单元发出的所述内部偏置信号，向所述增益单元输入增益误差控制电流；所述增益单元还与所述增益误差校准信号输出模块相连，用于根据所述增益误差控制电流向所述增益误差校准信号输出模块输出高偏置电压和低偏置电压。

5、可选地，所述偏置单元包括：第一pmos管；所述增益单元包括：第二pmos管、第一nmos管和第二nmos管；所述第一pmos管的栅极分别与漏极和所述至少一个第一数控电流源单元相连，所述第一pmos管的源极分别与第一电源端和所述第二pmos管的源极相连，所述第一pmos管的漏极与所述外部电流源的第一端相连；所述第二pmos管的栅极分别与漏极和所述增益误差校准信号输出模块相连，所述第二pmos管的漏极与所述第二nmos管漏极相连；所述第一nmos管的栅极分别与漏极、所述第二nmos管的栅极和所述增益误差校准信号输出模块相连，所述第一nmos管的漏极分别与所述至少一个第一数控电流源单元相连，所述第一nmos管的源极接地；所述第二nmos管的源极接地。

6、可选地，所述第一数控电流源单元包括：第三pmos管和第四pmos管；所述第三pmos管的栅极与所述第一pmos管的栅极相连，所述第三pmos管的源极与第二电源端相连，所述第三pmos管的漏极与所述第四pmos管的源极相连；所述第四pmos管的栅极用于接收所述增益校准数字控制信号，所述第四pmos管漏极与所述第一nmos管的漏极相连。

7、可选地，所述增益误差校准信号输出模块包括：第五pmos管、m个第一电阻和第三nmos管；所述第五pmos管的栅极与所述第二pmos管的栅极相连，所述第五pmos管的源极与第三电源端相连，所述第五pmos管的漏极与所述第一个第一电阻的第一端相连；m个所述第一电阻之间相互串联，第m个所述第一电阻的第二端与所述第三nmos管的漏极相连，第一个所述第一电阻到第m-1个所述第一电阻中的其中一个所述第一电阻的第二端与所述钳位与驱动模块相连并接收所述钳位与驱动模块输出的钳位信号，第一个所述第一电阻的第二端到第m-1个所述第一电阻的第二端分别与所述模数转换系统相连并向所述模数转换系统输出增益误差校准信号；所述第三nmos管的栅极与所述第一nmos管的栅极相连，所述第三nmos管的源极接地。

8、可选地，所述钳位与驱动模块包括：第四nmos管、运算放大器和第二电阻；所述第四nmos管的栅极与所述运算放大器的输出端相连，所述第四nmos管的漏极与第四电源端相连，所述第四nmos管的源极分别与所述运算放大器的反相输入端和第二电阻的第一端相连；所述运算放大器的同相输入端用于接收参考电平，所述运算放大器的反相输入端还与第一个所述第一电阻到第m-1个所述第一电阻中的其中一个所述第一电阻的第二端；所述第二电阻的第二端接地。

9、可选地，所述偏移误差控制模块包括：第三电阻和至少一个第二数控电流单元；所述第三电阻的第一端与分别与所述至少一个第二数控电流源单元的输出端相连，所述第三电阻的第二端接地；所述至少一个第二数控电流源单元分别与所述增益单元相连，用于接收所述偏移校准数字控制信号，还用于接收所述增益误差控制模块输出的高偏置电压，还用于根据所述增益单元输出的所述高偏置电压和所述偏移校准数字控制信号输出偏移校准电流并流过所述第三电阻，使所述第三电阻的第一端输出偏移误差校准信号。

10、可选地，所述第二数控电流源单元包括：第六pmos管和第七pmos管；所述第六pmos管的栅极与所述第二pmos管的栅极相连，所述第六pmos管的源极与第五电源端相连，所述第六pmos管的漏极与所述第七pmos管的源极相连；所述第七pmos管的栅极用于接收偏移校准数字控制信号，所述第七pmos管的漏极与所述第三电阻的第一端相连。

11、第二方面，本发明还提供一种模数转换系统，其特征在于，所述系统所述的误差校准电路，所述模数转换系统还包括：采样保持电路和模数转换器；所述采样保持电路分别与偏移误差控制模块和所述模数转换器相连，用于输入模拟信号，还用于接收偏移误差控制模块输出的偏移误差校准信号，还用于根据所述偏移误差校准信号对所述输入模拟信号进行校准并向所述模数转换器输出校准后的模拟信号；所述模数转换器还与增益误差校准信号输出模块相连，用于接收所述增益误差校准信号输出模块输出的增益误差校准信号，还用于根据所述增益误差校准信号对所述校准后的模拟信号进行模数转换并输出数字编码信号。

12、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

13、通过增益误差控制模块接收到增益校准数字控制信号，根据外部电流源产生的电流和增益校准数字控制信号产生高偏置电压和低偏置电压；钳位与驱动模块接收参考电平并根据参考电平向增益误差校准信号输出模块输出钳位信号，可以增大参考电平带负载的能力，减小参考电平的失调误差；增益误差校准信号输出模块根据接收到的高偏置电压、低偏置电压和钳位信号生成输出增益误差校准信号，并向模数转换系统输出增益误差校准信号，使增益误差校准信号可以对模数转换系统的参考电平进行修调，进而对模数转换系统内部进行比较、加减的幅度进行修调，使模数转换系统在处理大峰峰值输入模拟信号时使用大参考电平，在处理小峰峰值输入模拟信号时使用小参考电平，从而使模数转换系统的转换效率适配各种幅值的输入模拟信号，模数转换系统可以适应不同输入模拟信号电压的应用场景，提高了模数转换系统的性能。