用于SARADC的校准系统和方法与流程

本发明总体上涉及用于逐次逼近(successive approximation)模数转换器(adc)的系统和方法。

背景技术：

1、逐次逼近adc通过使用数模转换器(dac)估计模拟信号的值,来将模拟输入转换为数字输出字。在多个连续逼近循环的过程中，一系列数字估计被提供给dac的输入。在每个逐次逼近循环期间，dac的输出与模拟输入信号进行比较，并且每个比较的结果被用于为下一估计或逐次逼近循环提供更接近的估计。在很多逐次逼近adc中，二分查找算法(binarysearch algorithm)被用于执行模数转换，使得adc输出字的每个位对应于特定的估计或逐次逼近循环。

2、由于其相对较低的功耗和简单的架构，逐次逼近adc越来越多地用在很多电子系统中以用于各种不同目的。例如，它们可以在电源应用中用于测量dc电压和电流，在音频应用中用于数字化麦克风信号，或者在rf通信和雷达系统中用于数字化下变频的rf信号。

3、然而，由于用于构造用于估计输入电压的dac的参考元件中的失配，逐次逼近adc可能容易出现非线性。例如，电荷再分配dac的电容器阵列中的器件失配可能导致adc传递函数偏离线性特性。这种非线性可以表现为微分非线性(dnl)或积分非线性(inl)。在利用逐次逼近adc来转换ac信号(诸如雷达或音频信号)的系统中，adc的非线性可能导致不想要的杂散音调(tone)。

技术实现思路

1、根据一个实施例，一种用于操作包括第一电容器阵列的逐次逼近adc的方法包括测量adc的第a-msb位的第一权重。测量第一权重包括执行第一采样操作，第一采样操作包括：将第一参考电压施加到与第a-msb位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子，将第二参考电压施加到与低于第a-msb位的有效位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子，将第一参考电压施加到与高于第a-msb位的有效位相对应的第一电容器阵列的第一组电容器的第一端子，以及将第二参考电压施加到与高于第a-msb位的有效位相对应的第一电容器阵列的第二组电容器的第一端子。测量第一权重还包括在执行第一采样操作之后，逐次逼近与第a-msb位相对应的电容器的电容的权重。

2、根据另一实施例，一种用于操作包括第一电容器阵列的逐次逼近adc的方法包括测量adc的第a-msb位的第一权重。测量第一权重包括执行第一采样操作，第一采样操作包括：将第一参考电压施加到与第a-msb位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子，将第一参考电压施加到与除第a-msb位之外的其他位相对应的第一电容器阵列的第一组电容器的第一端子，以及将第二参考电压施加到与除第a-msb位之外的其他位相对应的第一电容器阵列的第二组电容器的第一端子；以及在执行第一采样操作之后，逐次逼近与第a-msb位相对应的电容器的电容的权重，同时继续将第一参考电压施加到与除第a-msb位之外的其他位相对应的第一电容器阵列的第一组电容器的第一端子。

3、根据又一实施例，一种用于操作包括第一电容器阵列的逐次逼近adc的方法包括：测量adc的多个电容，其中每个电容对应于adc的不同位组合，并且测量多个电容中的每个电容包括将第一参考电压施加到与对应于相应位组合的adc的多个位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子，以及将第二参考电压施加到不与对应于相应位组合的adc的多个位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子；逐次逼近与对应于相应位组合的adc的多个位相对应的第一电容器阵列的电容器的电容；以及基于所测量的多个电容来计算与adc的每个位相对应的电容权重。

4、根据再一实施例，一种模数转换器(adc)包括：第一电容器阵列；耦合到第一电容器阵列的多个开关；耦合到第一电容器阵列的比较器；以及控制器，该控制器包括逐次逼近寄存器并且被配置为测量adc的第a-msb位的第一权重。控制器被配置为通过以下方式测量adc的第a-msb位的第一权重：以第一采样配置来配置第一电容器阵列，在第一采样配置中，第一参考电压耦合到与第a-msb位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子并且耦合到与高于第a-msb位的有效位相对应的第一电容器阵列的第一组电容器的第一端子，并且第二参考电压耦合到与低于第a-msb位的有效位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子并且耦合到与高于第a-msb位的有效位相对应的第一电容器阵列的第二组电容器的第一端子；以及在第一电容器阵列已经以第一采样配置被布置之后，基于来自比较器的反馈来逐次逼近与第a-msb位相对应的电容器的电容的权重以获取第一电容权重。

技术特征：

1.一种用于操作包括第一电容器阵列的逐次逼近adc的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中逐次逼近与所述第a-msb位相对应的所述电容器的所述电容的所述权重包括：仅基于与低于所述第a-msb位的所述有效位相对应的所述第一电容器阵列的所述电容器，来确定与所述第a-msb位相对应的所述电容器的所述电容的所述权重。

3.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述第一采样操作还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述adc的所述第a-msb位还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中执行所述第二采样操作还包括：

6.根据权利要求4所述的方法，还包括校准所述adc的所述第a-msb位，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，还包括校准所述adc，包括针对a的多个值执行校准所述adc的所述第a-msb位的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电容器阵列是亚二进制加权电容器阵列。

10.一种用于操作包括第一电容器阵列的逐次逼近adc的方法，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中与所述第a-msb位相对应的所述第一电容器阵列的所述电容器的所述电容与所述第一组电容器的电容之和在所述第二组电容器的所述电容之和的40％以内。

12.根据权利要求10所述的方法，其中与所述第a-msb位相对应的所述第一电容器阵列的所述电容器的所述电容与所述第一组电容器的电容之和被选择以最小化所测量的所述第一权重的误差。

13.根据权利要求10所述的方法，其中与所述第a-msb位相对应的所述电容器的所述电容的所述权重基于所述第二组电容器而被逼近。

14.一种用于操作包括第一电容器阵列的逐次逼近adc的方法，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中计算所述电容权重包括求解线性方程组，所述线性方程组描述每个相应位组合与其测量电容之间的关系。

16.一种模数转换器adc，包括：

17.根据权利要求16所述的adc，其中：

18.根据权利要求16所述的adc，还包括第二电容器阵列，其中在所述第一采样配置中：

19.根据权利要求16所述的adc，其中所述控制器还被配置为：

20.根据权利要求19所述的adc，其中所述控制器还被配置为对所述第一电容权重和所述第二电容权重进行平均以获取平均电容权重。

21.根据权利要求20所述的adc，其中：

22.根据权利要求19所述的adc，其中所述第一电容器阵列是亚二进制加权电容器阵列。

技术总结
本申请涉及用于SAR ADC的校准系统和方法。根据一个实施例，一种用于操作包括第一电容器阵列的逐次逼近ADC的方法包括测量ADC的第a‑MSB位的第一权重；随后，逐次逼近与第a‑MSB位相对应的电容器的电容的权重，其中上述测量包括将第一参考电压施加到与第a‑MSB位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子，将第二参考电压施加到与低于第a‑MSB位的有效位相对应的第一电容器阵列的电容器的第一端子，将第一参考电压施加到与高于第a‑MSB位的有效位相对应的第一电容阵列的第一组电容器的第一端子，以及将第二参考电压施加到与高于第a‑MSB位的有效位相对应的第一电容器阵列的第二组电容器的第一端子。

技术研发人员：M·坎奇安,J·塞姆勒,A·帕萨,F·孔扎蒂
受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22