[发明专利]一种基于最小量化误差的流水线ADC的前端校准方法

说明书

一种用于流水线ADC的前端校准方法，属于模拟集成电路技术领域。本发明从流水线ADC的第一级增益开始校正，直到依次校正完流水线ADC的前N‑1级增益为前端校准一次，当得到第一级增益至第N‑1级增益后可得还原后的信号与原信号的误差；在校准之前先利用闪存式ADC的数字输出得到流水线ADC前N‑1级的模拟输出；在校准过程中具体基于MATLAB程序搜索流水线ADC每级增益，进而通过对流水线ADC输出数据进行还原，对还原后信号进行快速傅立叶变换分析，当有效位数等指标满足要求时即可认为增益查找正确，从而实现流水线ADC校准。本发明改善了高速高精度流水线ADC中传统校准精度低的缺点，具有高效快速准确的特点，比较适用于高速高精度流水线ADC校准。

技术领域

本发明属于模拟集成电路领域，具体涉及一种基于最小量化误差的流水线ADC的前端校准方法。

背景技术

流水线ADC结构如图1所示，输入信号经采样保持电路采样后送入流水线单元ADC，各单元ADC在双相不交叠时钟的控制下交替进行采样和余差放大。在单元ADC内部，采样相时信号同时经乘法数模转换器MDAC采样和子ADC，子ADC通过比较产生数字码Di；保持相时Di经MDAC与输入信号相减产生余差，MDAC对余差进行放大，余差经放大后送入下一级，作为下一级的输入信号。MDAC输入输出关系如下：

其中Gain为MDAC的增益，A为MDAC中运放的开环增益，V_ref为参考电压，C_f为反馈电容，C_i为采样电容，C_p为运放输入端的寄生电容，包括输入管寄生电容C_gs、C_gb和C_gd。传统MDAC在低速低精度流水线ADC中可以实现运放高增益要求，从而使得MDAC增益Gain近似等于其理想值即常数但随着流水线ADC向高速高精度方向发展，高速高精度流水线ADC对运放单位增益带宽积要求越来越高，而高带宽高增益运放难以实现，MDAC增益不再似等于常数从而出现增益误差，带来非线性，进而影响ADC性能。近年来高速高精度流水线ADC往往牺牲运放增益，保证运放速度，通过校准算法确定每级增益，进而降低流水线ADC的非线性。

发明内容

本发明的目的是为流水线ADC提供一种基于最小量化误差的流水线ADC的前端校准方法，利用此方法校准ADC前N-1级增益，校准所需模拟量少，校准速度快精度高。本方法可用在高速高精度流水线ADC校准领域。

本发明的技术方案为：

一种基于最小量化误差的流水线ADC的前端校准方法，所述流水线ADC有N级，其中N为大于1的正整数；所述流水线ADC包括前N-1级的子级ADC和第N级的闪存式ADC；

在进行校准之前，通过模拟仿真所述流水线ADC电路得到所述流水线ADC中每一级的数字输出D_out；

根据仿真得到的所述第N级的闪存式ADC的数字输出D_out(Flash)计算所述流水线ADC前N-1级的模拟输出，具体步骤如下：

1.1将仿真得到的闪存式ADC的数字输出D_out(Flash)利用还原公式还原成闪存式ADC的模拟输入V_in(Flash)，所述闪存式ADC的模拟输入V_in(Flash)即为所述流水线ADC第N-1级的模拟输出V_out(N-1)；

所述还原公式为其中m为所述闪存式ADC的位数，V_ref为所述流水线ADC的参考电压；