[发明专利]ADC校准装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，并且具体涉及一种ADC校准装置。

背景技术

诸如移动电话的电子设备所接收到的大多数信号都是模拟信号。模拟信号是一种具有连续幅度变化(range)的模拟信号电平的信号。在另一方面，电子设备的处理器只能处理数字数据。因此，需要一种中间设备以将模拟信号转换成用于数字化处理的1和0的二进制形式。这种中间设备被称作模数转换器(analog-to-digital，ADC)。存在各种ADC结构，包括管线型、闪烁(flash)型、西格玛-德尔塔(Sigma-Delta，∑-Δ)型、逐次逼近型等。

一个n位的闪烁型ADC包括五个部分：参考电压发生器、跟踪保持(track-and-hold，TH)放大器；比较器阵列、锁存器设备阵列和编码器。在该n位的闪烁型ADC中，参考电压发生器通常由2ⁿ个串联连接在Ref+电压和Ref-电压之间的电阻器形成，以用于比较器阵列的各个参考输入端的产生2ⁿ-1个参考电压电平。该比较器阵列包括2ⁿ-1个比较器，每个比较器都接收经过TH放大器的模拟信号以及接收来自参考电压发生器的参考电压。各个比较器都基于两个输入之间的差值的标记来产生数字值(digital number)。该数字值经过锁存器设备阵列被发送至编码器。该编码器产生n位的二进制码，该二进制码能够由数字设备进行处理，例如，数字信号处理器、中央处理单元、微控制器等。

在ADC中，一些误差，例如，比较器偏移和放大器非线性误差，会影响ADC的精确性。为了优化ADC的性能，需要解决这些误差。为了解决在闪烁型ADC中的偏移和非线性问题，已经提出并且尝试了基于平均和插值、预失真(pre-distorted)参考的结构、及其组合的不同结构。然而，第一种类型只能补偿比较器偏移，第二种类型可以处理偏移或非线性而无法同时处理两者。尽管提出的第三种技术补偿了偏移和非线性，但是同样无法有效地实现补偿。另外，大部分技术要求额外的校准输入。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种装置。

该装置包括：参考发生器，被配置为产生多个参考电压并且将每个参考电压发送至跟踪保持(TH)放大器和校准缓冲器；TH放大器，具有与参考发生器连接的输入端、和与多个比较器连接的输出端；校准缓冲器，具有与参考发生器连接的第一输入端，接收来自数字校准单元的校正电压的第二输入端、以及与多个比较器中的一个比较器连接的输出端；比较器，被配置为通过比较校准缓冲器的输出和TH放大器的输出来产生数字值；以及数字校准单元，被配置为接收数字值并且产生校正电压。

该装置进一步包括模拟多路复用器，被配置为基于参考电压校准信号选择参考电压。

该装置进一步包括数字多路复用器，被配置为基于参考电压校准信号选择比较器。

该装置进一步包括寄存器阵列，其中存储校正电压。

其中，数字校准单元使用逐次逼近寄存器(SAR)方法以得到校正电压。

其中，校正电压用于修正相应的参考电压以便减小在模数转换(ADC)处理过程中的偏移误差和非线性误差。

该装置进一步包括：第一开关，位于TH放大器的输入端处，被配置为选择ADC输入信号；以及第二开关，位于TH放大器的输入端处，被配置为在校准处理过程中选择参考电压。

本发明还提出了一种系统，该系统包括：

模数转换器(ADC)包括：参考发生器，被配置为接收多个校正电压并且产生多个由多个校正电压修正的参考电压；跟踪保持(TH)放大器，具有接收模拟信号的输入端；缓冲器，连接在TH放大器的输出端和前置放大器阵列之间；前置放大器阵列，被配置为产生一组数字值；以及编码器，连接至前置放大器阵列，被配置为产生数字码；以及

ADC校准装置，包括：校准缓冲器阵列，包括多个校准缓冲器，各个校准缓冲器都具有与参考发生器连接的第一输入端、接收来自数字校准单元的校正电压的第二输入端、以及与前置放大器阵列的一个放大器连接的输出端；前置放大器，被配置为通过比较校准缓冲器的输出和TH放大器的输出来产生数字值；以及数字校准单元，被配置为接收数字值并且产生校正电压。

该系统进一步包括：第一开关，位于TH放大器的输入端处，可控的第一开关被配置为选择模拟信号；以及第二开关，位于TH放大器的输入端处，可控的第二开关被配置为从参考发生器中选择信号。