电容阵列型逐次逼近模数转换器的校准方法与流程

技术特征：
1.一种电容阵列型逐次逼近模数转换器的校准方法，所述逐次逼近模数转换器中的电容从低位到高位遵循二进制权重的比例，其中，所述校准方法包括：获取目标位电容的实际权重值以及该实际权重值与对应目标位电容的理想权重值之间的误差编码；将待校准的模数转换器的输出码用所述误差编码做相应加或减的修正得到最终校准后的输出码。2.根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述逐次逼近型模数转换器的电容阵列包括正电容阵列和负电容阵列，所述获取目标位电容的实际权重值以及该实际权重值与对应目标位电容的理想权重值之间的误差编码的步骤包括：初始化所述正电容阵列中的目标位正电容并进行采样；通过逻辑控制切换所述目标位电容及其下一位电容的极板电压状态，获取所述目标位电容的第一权重误差电压；使用差分模数转换将所述第一权重误差电压转换获得所述目标位电容的第一权重误差电压编码，所述第一权重误差电压编码由目标位下两位电容到最低位电容表示；初始化所述负电容阵列中的目标位负电容并进行采样；通过逻辑控制切换所述目标位电容及其下一位电容的极板电压状态，获取所述目标位电容的第二权重误差电压；使用差分模数转换将所述第二权重误差电压转换获得所述目标位电容的第二权重误差电压编码，所述第二权重误差电压编码由目标位电容下两位电容到最低位电容表示；根据所述第一权重误差电压编码和所述第二权重误差电压编码得到所述目标位电容的实际权重值与其理想权重值之间的误差编码，所述目标位电容包括所述目标位正电容和所述目标位负电容。3.根据权利要求2所述的校准方法，其中，任意位正电容的下极板通过三选一开关连接正输入电压、正参考电压和负参考电压中的任意一个，上极板与所述正电容阵列的正输出端的连接节点通过单选开关连接公共电压，并且，所述初始化所述正电容阵列中的目标位正电容并进行采样的步骤包括：将所述正电容阵列中目标位正电容的下极板连通所述正参考电压，其他正电容的下极板连通所述负参考电压，将所述负电容阵列中目标位下一位的负电容的下极板连通所述正参考电压，其他负电容的下极板连通所述负参考电压，以及将所述正电容阵列中各正电容的上极板通过单选开关连通所述公共电压，将所述负电容阵列中各负电容的上极板通过单选开关连通所述公共电压；采样，断开所述公共电压，使得所述正电容阵列与所述负电容阵列的电容电荷保持恒定。4.根据权利要求3所述的校准方法，其中，所述通过逻辑控制切换目标位电容的极板电压状态，获取所述目标位电容的第一权重误差电压的步骤包括：逻辑控制切换目标位及其下一位的正电容的极板电压状态，使所述正电容阵列中目标位正电容的下极板切换连通至所述负参考电压，且目标位下一位的正电容的下极板切换连通至所述正参考电压，将所述负电容阵列中目标位下一位的负电容的下极板切换连通至所述负参考电压，所述正电容阵列的正输出端与所述负电容阵列的负输出端之间产生所述第
一权重误差电压，所述第一权重误差电压表征所述目标位正电容的实际权重值相减去所述目标位下一位的正电容的实际权重值与所述目标位下一位的负电容的实际权重值之和后的差值。5.根据权利要求4所述的校准方法，其中，任意位负电容的下极板通过三选一开关连接负输入电压、正参考电压和负参考电压中的任意一个，上极板与所述负电容阵列的负输出端的连接节点通过单选开关连接公共电压，并且，所述初始化所述负电容阵列中的目标位负电容并进行采样的步骤包括：将所述正电容阵列中所述目标位下一位的正电容的下极板连通所述正参考电压，其他正电容的下极板连通所述负参考电压，将所述负电容阵列中所述目标位负电容的下极板连通所述正参考电压，其他负电容的下极板连通所述负参考电压，以及将所述正电容阵列中各正电容的上极板通过单选开关连通所述公共电压，将所述负电容阵列中各负电容的上极板通过单选开关连通所述公共电压；采样，断开所述公共电压，使得所述正电容阵列与所述负电容阵列的电容电荷保持恒定。6.根据权利要求5所述的校准方法，其中，所述通过逻辑控制切换目标位电容的极板电压状态，获取所述目标位电容的第二权重误差电压的步骤包括：逻辑控制切换目标位及其下一位的正电容的极板电压状态，使所述正电容阵列中所述目标位下一位的正电容的下极板切换连通至所述负参考电压，使所述负电容阵列中所述目标位下一位的负电容的下极板切换连通至所述正参考电压，所述目标位负电容的下极板切换连通至所述负参考电压，所述正电容阵列的正输出端与所述负电容阵列的负输出端之间产生所述第二权重误差电压，所述第二权重误差电压表征所述目标位负电容的实际权重值相减去所述目标位下一位的正电容的实际权重值与所述目标位下一位的负电容的实际权重值之和后的差值。7.根据权利要求6所述的校准方法，其中，所述获取目标位电容的实际权重值以及该实际权重值与对应目标位电容的理想权重值之间的误差编码的步骤还包括：重复获取步骤以得到多个所述第一权重误差电压和第一权重误差电压编码，以及多个所述第二权重误差电压和第二权重误差电压编码；分别求取多个所述第一权重误差电压编码的平均值以及多个所述第二权重误差电压编码的平均值；并根据所述第一权重误差电压编码的平均值和所述第二权重误差电压编码的平均值得到所述目标位电容的实际权重值与其理想权重值之间的误差编码，或者，重复获取步骤分别得到多个第一权重误差电压编码以及多个第二权重误差电压误差编码；计算得到多个目标位电容的实际权重值与其理想权重值之间的误差编码；通过计算该多个误差编码的平均值获取最后的误差编码。8.根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述校准方法还包括：根据电容生产工艺选取适当的电容大小以满足低位匹配要求，从而可相应地选取不同高位的权重位开始校准。9.根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述校准方法还包括：
每次校准后得到的输出码的位宽可根据预设精度需求和/或静态存储器的参数进行调整，其中，所述静态存储器用于存储所述实际权重值或误差编码。10.一种电容阵列型逐次逼近模数转换器的校准方法，所述逐次逼近模数转换器中的电容从低位到高位遵循二进制权重的比例，其中，所述校准方法包括：获取目标位电容的实际权重值以及该实际权重值的二进制编码；将待校准的所述逐次逼近模数转换器的输出码用所述二进制编码做相应加或减的修正得到最终校准后的输出码。

技术总结
本公开提供了一种电容阵列型逐次逼近模数转换器的校准方法，该校准方法通过获取目标位电容的实际权重值以及该实际权重值与对应目标位电容的理想权重值之间的误差编码；再将待校准的该逐次逼近模数转换器的输出码用该误差编码做相应加或减的修正得到最终校准后的输出码。其突破了非二进制权重必须满足冗余的要求，可以在传统的二进制模数转换器实现权重校准，在模数转换得到的原始码基础上通过简单加减法实现数字校正，有效避免了现有技术的误差问题，提高了校准精度和准确度，同时改善了采用非二进制权重校准带来的电路复杂性和计算复杂度。计算复杂度。计算复杂度。


技术研发人员：许鹏
受保护的技术使用者：杭州深谙微电子科技有限公司
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2021/12/13