[发明专利]冗余自适应电荷再分布模数转换器的校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种冗余自适应电荷再分布模数转换器的校准方法。

背景技术

模数转换器是信号处理过程中模拟电路与数字电路的接口电路，其中电荷再分布模数转换器，因为设计简单，功耗低，适合于工艺尺寸缩小，成为模数转换器中一种非常重要的结构。然而电荷再分布模数转换器的精度从一开始就受到电容阵列匹配精度的限制。近年来，冗余模数转换器及自适应概念的引入，为电荷再分布的电容失配和精度问题提供了新的解决方案。

冗余模数转换器，最初是指由小于2的等比DAC电容阵列构成的电荷再分布模数转换器，将冗余概念引入电荷再分布模数转换器的初衷是提高其速度。因为电荷再分布冗余模数转换器具有非常好的微分非线性(DNL)，所以现在常被用来实现自适应模数转换器。

引入自适应滤波器来完成电荷再分布模数转换器的校准是一种新兴的技术方案，这里主要指基于最小均方误差(LMS)算法的自适应滤波器。虽然引入自适应滤波器校准电荷再分布模数转换器在许多方面相对于传统校准方案很有优势，但是一个需要仔细考虑的问题就是相应的校准方案对模拟电路及数字电路的修改，以及随之而来的算法的校准精度，校准速度，以及模数转换器的速度，功耗，面积，输入信号范围等指标的折中。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种冗余自适应电荷再分布模数转换器的校准方法，以降低电容匹配要求，并提高模数转换器的速度，降低功耗。

(二)技术方案

本发明提供了一种冗余自适应电荷再分布模数转换器的校准方法。该校准方法基于一自适应电荷再分布模数转换器。

该自适应电荷再分布模数转换器包括：DAC电容阵列、开关网络、比较器、逻辑控制电路、寄存器和自适应滤波器；其中，DAC电容阵列在自适应电荷再分模数转换器的采样阶段作为采样保持电路对模拟信号进行采样，在逐次逼近阶段提供合适的参考电平以完成模拟信号的量化；开关网络在逐次逼近过程中控制DAC电容阵列的不同连接方式以提供不同的参考电平；比较器完成每次比较并得到一位二进制输出结果；逻辑控制电路控制整个自适应电荷再分模数转换器有序准确地工作；寄存器存储DAC电容阵列权重向量，自适应滤波器完成DAC权重向量的迭代估计。

该校准方法包括：步骤A：输入模拟信号被DAC电容阵列采样并保持；步骤B：在H0方案下，在开关网络的控制下，DAC电容阵列通过逐次逼近及电荷再分布，并与比较器提供的参考电平进行比较，完成模拟信号量化，得到输出二进制码D0；步骤C：在H1方案下，在开关网络的控制下，DAC电容阵列通过逐次逼近及电荷再分布，并与比较器提供的参考电平进行比较，完成模拟信号量化，得到输出二进制码D1；步骤D：自适应滤波器从寄存器中提取DAC电容权重向量；步骤E：自适应滤波器利用输入的D0、D1，完成DAC电容权重向量W的迭代估计；以及步骤G：接收下一输入模拟信号，重复执行步骤A，直至模拟信号输出完毕。

(三)有益效果

本发明的模数转换器保留了传统模数转换器的模拟部分，通过增加简单的数字电路及校准电路，能够大大降低电容匹配精度要求，减小面积，降低功耗，提高速度，不牺牲输入信号范围，特别适合工艺尺寸缩小。

附图说明

图1为根据本发明实施例自适应电荷再分布模数转换器的校准方法相关的自适应电荷再分布模数转换器的结构示意图；

图2为图1所示校准方法中自适应滤波器完成DAC电容权重向量迭代估计的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

本发明提供了一种自适应电荷再分布模数转换器的校准方法，通过在MSBs(Most Significant Bits)位引入两种不同的逐次逼近方案(相应的传输函数为H0和H1)，在冗余模数转换器及自适应滤波器的支持下，能够快速完成模数转换器的自适应校准。

所述的两种传统的逐次逼近方案满足：