[发明专利]一种自校准片内基准电压模块

权利要求书

1.一种自校准片内基准电压模块，其特征在于：包括积分比较模块、电阻串分压校准模块、时钟模块以及SAR逻辑模块；

电阻串分压校准模块：包括主电阻串和校准模块，所述主电阻串通过分压方式得到多个需要的电压，发送给校准模块；校准模块对主电阻串的各个分压节点的输出电压进行校准，将校准后的电压输出给积分比较模块，同时将校准后的电压作为片内基准电压输出；

积分比较模块：将校准模块对各个分压节点校准后的输出电压分别与基准源电压进行积分比较，将比较结果送入SAR逻辑模块；

SAR逻辑模块：依据比较结果按逐次逼近逻辑对校准模块进行反馈调整，使校准后的各节点电压不断接近最终所需输出电压；

时钟模块：用于为积分比较模块、校准模块以及SAR逻辑模块提供同步时钟。

2.根据权利要求1所述的一种自校准片内基准电压模块，其特征在于：若主电阻串在0V-V_D区间内产生a个bits的分压节点，则需要2^a个电阻单元串联，每两个分压节点间的电压差为V_D/2^a；

将2^a个电阻单元等分为上下两部分，将基准源V_REF经由运放接入上下两部分的连接点处作为分压的参考基准，V_REF＝V_D/2。

3.根据权利要求2所述的一种自校准片内基准电压模块，其特征在于：每个电阻单元由n个相同的电阻R串联构成。

4.根据权利要求2所述的一种自校准片内基准电压模块，其特征在于：校准模块包括粗校准模块和细校准模块，除基准源产生的分压节点外，主电阻串各分压节点均串联一个粗校准模块，粗校准模块的输出电压接入一个细校准模块。

5.根据权利要求4所述的一种自校准片内基准电压模块，其特征在于：每个粗校准模块包括粗调电阻串和校准开关电阻阵列，所述粗调电阻串由m个相同的电阻R串联形成；

校准开关电阻阵列包括2^b个相同的开关S1和2^b个相同的电阻R，2^b个相同的电阻R串联后的结构并联在粗调电阻串的两端，2^b个电阻R形成2^b+1个粗调分压节点，选择连续的2^b个粗调分压节点，在所选择的每个粗调分压节点处接入一个开关S1，开关S1的另一端接粗校准模块的输出端。

6.根据权利要求5所述的一种自校准片内基准电压模块，其特征在于：细校准模块包括运放A、电流源、2^c个相同的开关S2和2^c个相同的电阻r，2^c个相同的电阻r串联在电流源之间，2^c个电阻r形成2^c+1个细调分压节点，选择连续的2^c个细调分压节点，在所选择的每个细调分压节点处接入一个开关S2，开关S2的另一端接细校准模块的输出端；运放A的正输入端连接粗校准模块的输出端，负输入端和输出端连接，输出端同时连接在任意一个细调分压节点处；

电阻r的阻值小于电阻R的阻值。

7.根据权利要求5所述的一种自校准片内基准电压模块，其特征在于：积分比较模块包括运放B、比较器T、电阻R100、积分电容C、开关S101、开关S102、开关S201、开关S301、开关S302、复位开关Reset；

开关S101一端连接输入端VH，开关S102一端连接输入端VL，开关S101和开关S102另一端均与电阻R100的一端连接，电阻R100的另一端连接开关S201的一端，开关S201的另一端同时连接开关S301的一端和运放B的负输入端，开关S301的另一端通过积分电容C连接开关S302的一端，开关S302的另一端与运放B的输出端连接，复位开关Reset连接在运放B的负输入端和输出端之间；运放B的正输入端和比较器T的第二输入端同时连接输入端Vin,运放B的输出端与比较器T的第一输入端连接，比较器T的输出端与SAR逻辑模块连接。

8.根据权利要求7所述的一种自校准片内基准电压模块，其特征在于：自校准过程如下：

(1)完成主电阻串下半部分各分压节点输出电压的校准；

对主电阻串下半部分每个分压节点输出电压的校准过程如下：

VH接入V_REF，而VL接地，主电阻串下半部分待校准分压节点输出电压接入Vin；

通过复位开关Reset对积分电容C复位，而后断开复位开关Reset，闭合开关S301和S302，开始积分，通过开关S101和S102的分时闭合，控制VH和VL的积分时间t1和t2，则运放B的输出积分电压等于VH和VL按接入时间计算的平均电压，将运放B的输出积分电压与主电阻串下半部分待校准的分压节点输出电压相比较，将比较结果发送给SAR逻辑模块；

SAR逻辑模块调整粗调模块和细调模块的开关通断，最终使电阻串下半部分待校准的分压节点输出电压等于运算放大器输出的积分电压；

(2)完成主电阻串上半部分各分压节点输出电压的校准；

对主电阻串上半部分每个分压节点输出电压的校准过程如下：

Vin接入V_REF，VH接入主电阻串上半部分待校准分压节点输出电压，而VL则接入步骤(1)已校准好的下半部分分压节点输出电压，所述下半部分分压节点与上半部分待校准分压节点以V_REF为中心，镜像对称；

通过复位开关Reset对积分电容C复位，而后断开复位开关Reset，闭合开关S301和S302，开始积分，通过开关S101和S102的分时闭合，控制VH和VL的积分时间相同，将运放B的积分输出结果与Vin比较，比较结果发送给SAR逻辑模块；

SAR逻辑模块调整粗调模块和细调模块的开关通断，使运放B的输出积分电压不断趋近于Vin，从而完成电阻串节点电压的校准。