[发明专利]流水线逐次逼近型ADC的级间增益误差校准方法和系统

说明书

本发明公开了一种流水线逐次逼近型ADC的级间增益误差校准方法，包括：输入信号在经过采样、量化之后，在第一级DAC中最后一位单位电容上注入第一抖动以计算级间增益；在第二级DAC的对应位电容上注入与第一级相反的第二抖动，以抵消第一抖动注入增加的余量摆幅；将第二级DAC的输出与第一抖动做乘法，通过若干个数据统计之后，累加求取平均值，计算得到包含增益的的位权重和第二级电容的位权重值的代数和，最终计算出实际增益。本发明采用不影响ADC正常工作的轮转切换校准技术将电容的顺序随机打乱，从而将固定的误差随机化，减小ADC频谱中的谐波，使的实际权重可以近似看作是理想的权重。

技术领域

本发明涉及数模混合集成电路设计技术领域，具体而言涉及一种流水线逐次逼近型ADC的级间增益误差校准方法和系统。

背景技术

流水线逐次逼近型（Pipelined-SAR）ADC通过级联多个中等分辨率的SAR ADC以流水线的方式进行工作，从而能够结合流水线型（Pipelined）ADC的高速高精度和SAR ADC的高能效优势。一方面，该架构克服了传统的Pipelined ADC中的Flash 型ADC成本随量化位数呈指数上升的缺点；另一方面，该架构采用多级中等分辨率的SAR ADC对采样信号进行多歩的粗细量化，并结合Pipeline ADC的级间余量放大的方式将前级SAR ADC的余量信号放大后传递给第二级SAR ADC量化，从而提升了ADC的整体精度。

由于Pipelined-SAR ADC具备实现高速高精度以及高能效的潜力，因此成为了近年来国内外ADC设计领域的研究热点。但是，Pipelined-SAR ADC存在级间增益误差问题，限制其性能的进一步提升。增益误差主要是由放大器输出端寄生电容、放大器的非线性以及PVT的变化导致的。当放大器的实际增益大于理想值时，放大后的部分模拟量会丢失，导致失级现象产生，当放大器的实际增益小于理想值时，经第二级SAR ADC量化后会有一部分数字码丢失，造成失码现象。为了消除增益误差带来的影响对其校准是一种低成本的方案。而传统的前台校准不能跟踪工艺、电压和温度（Process, Voltage, Temperature, PVT）变化。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种流水线逐次逼近型ADC的级间增益误差校准方法和系统，采用不影响ADC正常工作的轮转切换校准技术将电容的顺序随机打乱，从而将固定的误差随机化，减小ADC频谱中的谐波，使的实际权重可以近似看作是理想的权重。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种流水线逐次逼近型ADC的级间增益误差校准方法，所述级间增益误差校准方法包括以下步骤：

S1，输入信号在经过采样、量化之后，在第一级DAC中最后一位单位电容 上注入第一抖动以计算级间增益，采用放大器对第一级DAC输出的余量进行放大；

S2，在第二级DAC的对应位电容上注入与第一级相反的第二抖动，以抵消第一抖动注入增加的余量摆幅，再经第二级DAC量化转换为第二级的输出；

S3，将第二级DAC的输出与第一抖动做乘法，通过若干个数据统计之后，累加求取平均值，计算得到包含增益的的位权重和第二级电容的位权重值的代数和，最终计算出实际增益；

其中，采用后台校准技术求出单位电容实际的位权重，采用轮转切换技术对的电容失配进行随机化处理，将轮转切换后的的实际权重值作为理想的权重值。

进一步地，步骤S2中，所述第二抖动和第一抖动的电压值相等。

进一步地，步骤S3中，采用轮转切换技术对的电容失配进行随机化处理的过程包括以下步骤：

在第二级DAC所有单位电容中，采用轮转切换的方式，通过随机信号发生器产生一个随机序列M，使每周期电容的顺序轮转M位，每次选择单位电容的数量相同，但是选择的单位电容因为轮转变化，将固定的电容失配随机化。