[发明专利]一种高精度的流水线ADC前端校准方法

摘要

一种高精度的流水线ADC前端校准方法，属于模拟集成电路技术领域。本发明从第N‑1级流水线式ADC子级的增益开始逐级往前校正，直到依次校正完第一级流水线式ADC子级的增益为前端校准一次，其中校正第n级流水线式ADC子级时使用的第n+1至第N级流水线式ADC子级的增益为校正后的增益，在校正各级增益时，通过对流水线ADC输出数据进行还原，进而对还原后的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中传统校准方法精度低的缺点，具有高效快速且更加精确的特点，比较适用于高速高精度流水线ADC校准。

主权项

1.一种高精度的流水线ADC前端校准方法，所述流水线ADC包括前N‑1级的流水线式ADC子级和第N级的闪存式ADC，其中N为大于1的正整数；其特征在于，包括如下步骤：步骤1：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ADC的数字输出Dout；步骤2：利用还原公式将仿真得到的所述第N级闪存式ADC的数字输出Dout(Flash)还原成第N级闪存式ADC的模拟输入Vin(Flash)，所述第N级闪存式ADC的模拟输入Vin(Flash)即为第N‑1级流水线式ADC子级的模拟输出Vout(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；步骤3：从第N‑1级流水线式ADC子级的增益开始逐级往前校正，直到依次校正完第一级流水线式ADC子级的增益为前端校准一次；其中校准第n级流水线式ADC子级的具体步骤如下，n取1至N‑1中的任意一个正整数：3.1：将除第n级至第N‑1级流水线式ADC子级的其他流水线式ADC子级的增益设置为理想值，而第n+1级至第N‑1级流水线式ADC子级的增益为校准后的增益；3.2：对第n级流水线式ADC子级的增益从其理想值左右两侧以固定步长依次取值，每取一个第n级流水线式ADC子级的增益值Gain(n)按校准公式将仿真得到的第N‑1级的数字输出Dout(N‑1)和步骤2中得到的所述第N‑1级流水线式ADC子级的模拟输出Vout(N‑1)利用校准公式进行还原得到第N‑1级流水线式ADC子级的输入电压Vin(N‑1)，所述第N‑1级流水线式ADC子级的输入电压Vin(N‑1)即为第N‑2级流水线式ADC子级的模拟输出Vout(N‑2)；此时校准公式为其中C_i为该级流水线式ADC子级内部的单个采样电容的电容值，k为该级流水线式ADC子级的位数；3.3：将仿真得到的第N‑2级的数字输出Dout(N‑2)和步骤3.2中得到的所述第N‑2级流水线式ADC子级的模拟输出Vout(N‑2)利用校准公式进行还原得到第N‑2级流水线式ADC子级的输入电压Vin(N‑2)，所述第N‑2级流水线式ADC子级的输入电压Vin(N‑2)即为第N‑3级流水线式ADC子级的模拟输出Vout(N‑3)；此时校准公式为3.4：按照步骤3.2和3.3的方法依次还原得到第一级流水线式ADC子级的输入电压Vin(1)；3.5：对步骤3.4得到的第一级流水线式ADC子级的输入电压Vin(1)进行快速傅立叶变换分析计算得到有效位数；3.6：对步骤3.2中所取的每一个第n级流水线式ADC子级的增益值Gain(n)计算得到的有效位数进行分析，有效位数最大值对应的第n级增益的取值Gain(n)即为校准之后的第n级增益。