CN107453758B - 模数转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种SAR ADC，其包括：偏移电容器；偏移开关块；以及SAR机器。SAR机器被配置成：向所述偏移开关块提供信号，以便限定校准取样操作模式、校准转换操作模式、取样操作模式和转换操作模式。在校准取样操作模式中，偏移电容器连接到v‑ref‑high。在校准转换操作模式中，偏移电容器连接到v‑ref‑low。在取样操作模式中，偏移电容器连接到v‑ref‑high。在转换操作模式中，偏移电容器连接到v‑ref‑low。SAR机器可基于SAR电容器在校准转换操作模式结束时是连接到v‑ref‑low还是连接到v‑ref‑high，确定偏移值；以及基于SAR电容器在转换操作模式结束时是连接到v‑ref‑low还是连接到v‑ref‑high，提供原始数字字。SAR ADC另外包括代码转换器，代码转换器被配置成从原始数字字中减去偏移值，以便提供数字输出信号。

Description

模数转换器
技术领域
本发明涉及模数转换器(ADC)，且特定来说涉及逐次逼近寄存器(SAR)ADC。
背景技术
积分非线性(INL)和/或微分非线性(DNL)经过校准的SAR ADC可显示偏移错误，所述偏移错误在校正之后可在输出码尺的下部末端处产生缺失代码。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种SAR ADC，包括：
多个SAR电容器；
用于SAR电容器中的每一个的取样开关块，所述取样开关块被配置成将相关联的SAR电容器的第一板连接到以下各者中的任一个：v-ref-low、v-ref-high或输入电压；
偏移电容器；
偏移开关块，其被配置成将偏移电容器的第一板连接到以下各者中的任一个：v-ref-low或v-ref-high；
SAR机器，其被配置成：
向取样开关块和偏移开关块提供信号，以便限定校准取样操作模式、校准转换操作模式、取样操作模式和转换操作模式，其中：
在校准取样操作模式中，SAR电容器连接到v-ref-low，并且偏移电容器连接到v-ref-high；
在校准转换操作模式中，SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high，并且偏移电容器连接到v-ref-low；
在取样操作模式中，SAR电容器中的一个或多个连接到输入电压，并且偏移电容器连接到v-ref-high；以及
在转换操作模式中，SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high，并且偏移电容器连接到v-ref-low；以及
基于SAR电容器在校准转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，确定偏移值；
基于SAR电容器在转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，提供原始数字字；以及
代码转换器，其被配置成从原始数字字中减去偏移值，以便提供数字输出信号。
在一个或多个实施例中，SAR机器被配置成基于SAR电容器在校准转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，提供校准数字字。SAR ADC可被配置成基于校准数字字而确定偏移值。
在一个或多个实施例中，在取样操作模式中，SAR机器被配置成将SAR电容器的第一子集连接到输入电压。在取样操作模式中，SAR机器可被配置成将SAR电容器的第二子集连接到v-ref-low。在转换操作模式中，SAR机器可被配置成将所有SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high。
在一个或多个实施例中，SARADC另外包括：范围扩展器电容器；以及范围扩展器开关块，其被配置成将范围扩展器电容器的第一板连接到以下各者中的任一个：v-ref-low或输入电压。SAR机器可被配置成向范围扩展器开关块提供信号，以使得：在取样操作模式中，范围扩展器电容器连接到输入电压；以及在转换操作模式中，范围扩展器电容器连接到v-ref-low。
在一个或多个实施例中，SAR机器被配置成向范围扩展器开关块提供信号，以使得：
在校准取样操作模式中，范围扩展器电容器连接到v-ref-low；以及
在校准转换操作模式中，范围扩展器电容器连接到v-ref-low。
在一个或多个实施例中，SAR ADC另外包括比较器，其中所述比较器具有第一比较器输入端和第二比较器输入端。第一比较器输入端可连接到SAR电容器中的每一个和偏移电容器的第二板。第二比较器输入端可被配置成选择性地连接到自动调零电压供应器。
在一个或多个实施例中，偏移电容器被配置成当它连接到v-ref-high时，向第一比较器输入端提供额外电压。
在一个或多个实施例中，SAR ADC另外包括自动调零开关块，其被配置成：
在取样操作模式中，将SAR电容器中的每一个的第二板连接到自动调零电压供应器，以及
在转换操作模式中，断开SAR电容器中的每一个的第二板与自动调零电压供应器的连接。
在一个或多个实施例中，自动调零开关块被配置成：
在取样操作模式中，将第二比较器输入端连接到自动调零电压供应器，以及
在转换操作模式中，断开第二比较器输入端与自动调零电压供应器的连接。
在一个或多个实施例中，自动调零开关块被配置成：
在校准取样操作模式中，将SAR电容器中的每一个的第二板连接到自动调零电压供应器，以及
在校准转换操作模式中，断开SAR电容器中的每一个的第二板与自动调零电压供应器的连接。
在一个或多个实施例中，自动调零开关块被配置成：
在校准取样操作模式中，将第二比较器输入端连接到自动调零电压供应器，以及
在校准转换操作模式中，断开第二比较器输入端与自动调零电压供应器的连接。
在一个或多个实施例中，SAR ADC另外包括参考电容器阵列和参考开关块。参考电容器阵列可包括一个或多个参考电容器。每一参考电容器可具有连接到比较器的第二比较器输入端的第二板；以及连接到参考开关块的第一板。参考电容器阵列的电容可对应于连接到第一比较器输入端的电容器的电容。
可提供一种电子装置，其包括本文中所公开的任何SARADC。
可提供一种操作SAR ADC的方法，其中所述SAR ADC包括多个SAR电容器；用于SAR电容器中的每一个的取样开关块；偏移电容器；以及偏移开关块，其中所述方法包括：
向取样开关块和偏移开关块提供信号，以便限定校准取样操作模式、校准转换操作模式、取样操作模式和转换操作模式，其中：
在校准取样操作模式中，SAR电容器连接到v-ref-low，并且偏移电容器连接到v-ref-high；
在校准转换操作模式中，SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high，并且偏移电容器连接到v-ref-low；
在取样操作模式中，SAR电容器中的一个或多个连接到输入电压，并且偏移电容器连接到v-ref-high；以及
在转换操作模式中，SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high，并且偏移电容器连接到v-ref-low；以及
基于SAR电容器在校准转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，确定偏移值；
基于SAR电容器在转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，确定原始数字字；以及
从原始数字字中减去偏移值，以便提供数字输出信号。
虽然本发明容许各种修改和替代形式，但其细节已经以举例的方式在附图中示出且将详细地描述。然而，应理解，所描述的特定实施例之外的其它实施例也是可能的。还涵盖落在所附权利要求书的精神和范畴内的所有修改、等效物和替代实施例。
以上论述并非意图表示在当前或将来权利要求集的范畴内的每一示例实施例或每一实施方案。图式和之后的具体实施方式还举例说明各种示例实施例。结合附图考虑以下详细描述可以更全面地理解各种示例实施例。
附图说明
现将仅借助于例子参看附图描述一个或多个实施例，附图中：
图1示出了逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)的示例实施例；
图2示出了可使用图1的功能性中的仅一些而出现的示例原始数字字和相关联的数字输出代码；
图3示出了可使用图1的偏移电容器功能性而出现的示例原始数字字和相关联的数字输出代码；
图4示出了可与图1的SAR ADC一起使用的电容器阵列的例子的另外细节；以及
图5和6示出了图4的电容器阵列的示例信号，其类似于图2和3中所示的信号。
具体实施方式
图1示出了用于将模拟输入信号(Vin)106转换成输出数字代码112的逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)100。
SAR ADC 100包括多个SAR电容器102a、102b。图1中仪示出两个SAR电容器，但是在其它例子中，可存在多得多的SAR电容器。例如，十四个SAR电容器可用于提供表示所接收的模拟输入信号106的14位数字代码112。如下文将相对于图4论述，SAR电容器的第一子集可用于在取样操作模式期间对模拟输入信号106进行取样，并且可在转换操作模式期间使用所有SAR电容器，以产生数字代码112。
取样开关块104a、104b连接到SAR电容器102a、102b中的每一个。每一取样开关块104a、104b可将相关联的SAR电容器102a、102b的第一板选择性地连接到以下各者中的任一个：v-ref-low(Vrl)108、v-ref-high(Vrh)110或模拟输入信号(Vin)106。如下文将论述，模拟输入信号(Vin)106用于确定输入信号的取样值，v-ref-low(Vrl)108和v-ref-high(Vrh)110用于在转换操作模式期间设置数字代码112。在一些例子中，v-ref-low(Vrl)108可为接地，v-ref-high(Vrh)110可为可用于SARADC(例如，5V内部电力供应器)的正电压电平。
SAR电容器102a、102b中的每一个的第二板连接到比较器120的正输入。自动调零电压供应器122通过自动调零开关块114而选择性地连接到比较器120的正输入和负输入两者。比较器120的正输入是第一比较器输入端的例子，比较器120的负输入是第二比较器输入端的例子。在其它例子中，比较器输入的极性可颠倒。
针对正在使用的比较器的具体实施方案选择自动调零电压供应器122的电压电平，例如基于比较器120的操作参数，并且它的具体值不是下文将描述的电路的功能性的关键。
比较器120具有比较器输出端，其向SAR机器124提供比较器输出信号。SAR机器124向取样开关块104a、104b和自动调零开关块114提供控制信号，以便限定以下操作模式：
●校准取样操作模式；
●校准转换操作模式；
●取样操作模式；以及
●转换操作模式。
在校准取样操作模式中，SAR机器124控制取样开关块104a、104b，以使得SAR电容器102a、102b的第一板连接到v-ref-low 108。并且，SAR机器124控制自动调零开关块114，以使得自动调零电压供应器122连接到比较器120的正输入和负输入两者。
接着，在校准转换操作模式中，SAR机器124控制自动调零开关块114，以使得自动调零电压供应器122断开与比较器120的正输入和负输入两者的连接。并且，SAR机器124控制取样开关块104a、104b，以使得按重要性顺序，从表示最高有效位(MSB)的SAR电容器102a、102b开始，依序通过SAR电容器102a、102b，SAR电容器102a、102b的第一板连接到v-ref-high 110，从而使得取样开关块104a、104b的状态限定中间数字字。然后，比较器120比较(i)在校准转换操作模式期间的在SAR电容器102a、102b的第二板处的电压(其根据中间数字字产生)与(ii)在先前校准取样操作模式期间的在SAR电容器102a、102b的第二板处的电压。
接着，SAR机器124处理比较器120的输出，以确定中间数字字是过高还是过低。如果中间数字字过高，那么将用于最近经处理SAR电容器102a、102b的取样开关块104a、104b设置成使得它将电容器连接到Vrl 108(其表示二进制0)，以及如果中间数字字过低，那么将用于最近经处理SAR电容器102a、102b的取样开关块104a、104b设置成使得它保持与Vrh110(其表示二进制1)的连接。
由于SAR电容器102a、102b的第一板中的每一个在校准取样操作模式期间连接到v-ref-low 108，所以SAR机器在已经执行SAR电容器102a、102b中的每一个的比较之后，识别校准数字字，所述校准数字字表示在SAR ADC 100中存在的偏移。接着，SAR ADC 100基于校准数字字而确定偏移值，并且存储所述偏移值以供对所接收的模拟输入信号执行后续的模拟数字转换时使用。以此方式，基于校准数字字而确定偏移值，所述校准数字字表示SAR电容器102a、102b在校准转换操作模式结束时是连接到Vrl 108还是连接到Vrh 110。
以此方式，校准取样操作模式和校准转换操作模式用于确定SARADC 100的偏移值。由于SAR电容器102a、102b的值的错配、比较器120的错误等，偏移值可为非零。
接着，取样操作模式和转换操作模式用于对所接收的模拟输入信号106执行模拟数字转换。
在取样操作模式中，SAR机器124控制取样开关块104a、104b，以使得SAR电容器102a、102b中的一个或多个的第一板连接到Vin 106。未连接到Vin 108的任何SAR电容器102a、102b可连接到Vrl 108。并且，SAR机器124控制自动调零开关块114，以使得自动调零电压供应器122连接到比较器120的正输入和负输入两者。
接着，在转换操作模式中，SAR机器124控制自动调零开关块114，以使得自动调零电压供应器122断开与比较器120的正输入负输入两者的连接。并且，SAR机器124控制取样开关块104a、104b，以使得SAR电容器102a、102b以与在校准转换操作模式期间相同的方式依序连接到Vrl 108或Vrh 110。以此方式，在转换操作模式结束时，由SAR机器124确定原始数字字126，所述原始数字字126表示在取样操作模式期间进行取样的模拟输入信号。
SAR机器124将原始数字字126传递到代码转换器128。代码转换器128从原始数字字126中减去先前确定的偏移值，以便提供数字输出代码112。
图2示出了可使用上文所述的处理而出现的一些示例原始数字字226和相关联的数字输出代码212。
在图2中，较高的两个曲线表示其中SAR ADC引入正偏移213a的情形。因为当Vin＝0时原始数字字226a具有正值，所以可以看到这种情形。相关联的数字输出代码212a可因此通过减去偏移值进行充分校正，如上文所论述。
图2中的较低两个曲线表示其中SAR ADC引入负偏移213b的情形。因为在Vin的相关联值大于零之前原始数字字226a一直没有开始增加，所以可以看到这种情形。在此情形中，相关联的数字输出代码212b可能不可能被充分校正，因为SAR ADC可能不能够处理负数。因此，当减去偏移值时，数字输出代码212b包括较低的模拟输入信号值(Vin)的“盲点”215，其中Vin无法被恰当地转换成数字字。也就是说，存在一些缺失代码。
现在返回到图1，在这个例子中，SAR ADC 100还包括偏移电容器116和偏移开关块118。使用这些组件可减少或去除参看图2描述的缺失代码的缺点。
偏移开关块118可将偏移电容器116的第一板连接到以下各者中的任一个：v-ref-low(Vrl)108或v-ref-high(Vrh)110。如下文将论述，偏移电容器116可用于将偏移施加到所取样的模拟输入信号，其可实现对分量值的任何错配或其它偏差的充分考虑，而不论那些偏差是否将以其它方式产生正偏移或负偏移。
除了上文所述的控制取样开关块104a、104b和自动调零开关块之外，SAR机器124还如下控制偏移开关块118。
在校准取样操作模式中，偏移电容器116连接到Vrh 110。因此，在校准取样操作模式期间对虚高(articially high)电压进行取样。这是因为由偏移电容器116被驱动为高而导致的对额外电压进行取样。在校准转换操作模式中，偏移电容器116连接到Vrl 108。因此，在校准转换操作模式期间确定虚高偏移值。
接着，在取样操作模式期间，偏移电容器116连接到Vrh 110。因此，在取样操作模式期间对虚高电压进行取样，其对应于由偏移电容器116被驱动为高而导致的模拟输入信号106加上额外电压。在转换操作模式中，偏移电容器116连接到Vrl 108。因此，由SAR机器124确定虚高原始数字代码。
然而，由于当确定了偏移值时，在校准取样操作模式期间对相同的“额外电压”进行取样，所以代码转换器128在它减去偏移值时自动去除额外电压的影响，并且因此额外电压不被包括在输出数字字112中。
图3示出了可使用上文所述的偏移电容器而出现的一些示例原始数字字326和相关联的数字输出代码312。
在图3中，较高的两个曲线表示其中SAR ADC以与图2的对应曲线类似的相同方式引入正偏移313a的情形。在这个例子中，原始数字字326a开始于针对Vin＝0的较高正值。这是因为由在取样期间偏移电容器被驱动为高的事实导致进行取样的额外电压。相关联的数字输出代码312a可再次通过减去还考虑额外电压的计算出的偏移值进行充分校正。
图3中的较低两个曲线表示其中SAR ADC以与图2的对应曲线类似的相同方式引入负偏移313b的情形。然而，与图2相反，在图3中，原始数字字326b开始于针对Vin＝0的正值。因为额外电压的量值大于负偏移313b的量值，所以可以在图3中看到这种情形。因此，在这个例子中，相关联的数字输出代码312b可通过减去计算出的偏移值(其还考虑额外电压)进行充分校正。以此方式，参看图2描述的“盲点”已经被去除。
如上文所论述，使用偏移电容器可增加SAR ADC能够将模拟输入信号恰当地转换成用于多种偏移值(包括负偏移值)的数字输出代码的可能性。此外，通过将偏移电容器的大小选择作为合适的值，可完全去除任何“盲点”。如下文将参看图4描述，偏移电容器的实施方案可为相对简单的，并且在一些例子中，可涉及再使用在SAR ADC电路中已经存在的电容器。例如，可用作偏移电容器的电容器可包括在供在自测试操作模式期间使用的电路，其中电容器在不同时间以不同方式操作，以分开地执行上文所述的自测试功能性和基于偏移的功能性。可替换的是，(由于连接到Vrl)未在使用的SAR电容器中的一个在校准取样操作模式和取样操作模式期间可用作偏移电容器。
并且，为了解释添加到高Vin值中的额外电压，所需的容许度可能已经可用于SARADC电路，因为它可用于所述SAR ADC可执行的其它处理。
图4示出了可与图1的SAR ADC一起使用的电容器阵列的例子的另外细节。
在这个例子中，包括十五个SAR电容器402a、402b、402c，各自具有相关联的取样开关块404、404b、404c。所述十五个SAR电容器402a、402b、402c的值经二进制加权。
还包括范围扩展器电容器(Cs)438，以扩展可进行处理的原始代码的范围，如下文将论述。范围扩展器开关块442可将范围扩展器电容器(Cs)438的第一板选择性地连接到以下各者中的任一个：v-ref-low(Vrl)408或模拟输入信号(Vin)406。范围扩展器电容器(Cs)438的第二板连接到比较器420的正输入。
在这个例子中，在邻近的SAR电容器组之间包括串联的两个定标电容器436a、436b(其中SAR电容器在组中以与彼此平行的方式提供)。在这个例子中，第一定标电容器(SC1)436b过大以允许C11到C14的线性校正。尽管这些定标电容器436a、436b可在由SAR机器输出的原始代码中产生不连续部分，如下文将论述，但是它们可能够在使用较小电容器值，并因此使用物理上较小区域的同时，仍使得较大二进制数能够由SAR电容器表示。
还示出了偏移电容器416和相关联的偏移开关块418。开关块432的示例实施方案在图4的左下角中示出。开关块432包括数个开关/FET，以用于将Vin 406、Vrl 408和Vrh410中的一个连接到相关联的电容器434的第一(底部)板。控制偏移电容器416和相关联的偏移开关块418的方式(如下文将论述)可有利地降低“盲点”(例如，图2中所说明的那个)的可能性。
在校准取样操作模式中，SAR机器(未示出)控制：
取样开关块404a、404b、404c，以使得SAR电容器402a、402b、402c中的每一个的第一板连接到Vrl 408；
范围扩展器开关块442，以使得范围扩展器电容器(Cs)438的第一板连接到Vrl408；
偏移开关块118，以使得偏移电容器416连接到Vrh 410；以及
自动调零开关块(未示出)，以使得自动调零电压供应器(同样未示出)连接到比较器420的正输入和负输入两者。
在校准转换操作模式中，SAR机器控制：
自动调零开关块，以使得自动调零电压供应器断开与比较器420的正输入和负输入两者的连接；
范围扩展器开关块442，以使得范围扩展器电容器(Cs)438的第一板连接到Vrl408；
取样开关块404a、404b、404c，以使得从表示最高有效位(MSB)的SAR电容器(在这个例子中，电容器14)开始，SAR电容器的第一板连接到Vrh 410。
接着，在取样开关块404a、404b、404c已经将SAR电容器连接Vrh410之后，以与上文参看图1所论述的方式相同的方式执行比较。然后，SAR机器依序通过SAR电容器，直到所有电容器都已经被处理过。在这个例子中，由于偏移电容器416的权值/值，在校准转换操作模式之后确定的校准数字字已经应用于SAR电容器中的每一个，其预期为1000000(即26)。这是因为当偏移电容器被驱动为高(即连接到Vrh 410)时在校准取样操作模式中进行取样的额外电压。然而，实际上，校准数字字很可能会与26略微不同，因为在SAR ADC中会出现偏移，如上文所论述。
在取样操作模式中，SAR机器控制：
取样开关块404a的第一子集，以使得SAR电容器402a的第一子集的第一板连接到Vin 406；
范围扩展器开关块442，以使得范围扩展器电容器(Cs)438的第一板连接到Vin406；
取样开关块404b、404c的第二子集，以使得SAR电容器402b、402c的第二子集的第一板连接到Vrl 408；
偏移开关块418，以使得偏移电容器416连接到Vrh 410；以及
自动调零开关块，以使得自动调零电压供应器连接到比较器420的正输入和负输入两者。
以此方式，模拟输入电压(Vin)406被取样到SAR电容器402a的第一子集中，将确定的原始字的范围由范围扩展器电容器(Cs)438扩展，并且还对额外电压进行取样，因为在同一时间偏移电容器416被驱动为高。未使用的SAR电容器(第二子集402b、402c)被驱动为低(通过连接到Vrl 408)，以使得它们不会对所取样的电压产生贡献。
在转换操作模式中，SAR机器控制：
自动调零开关块，以使得自动调零电压供应器断开与比较器420的正输入和负输入两者的连接；
偏移开关块418，以使得偏移电容器416连接到Vrl 408；
范围扩展器开关块442，以使得范围扩展器电容器(Cs)438的第一板连接到Vrl408；
取样开关块404a、404b、404c，以使得所有SAR电容器402a、402b、402c连接到Vrl408或Vrh 410，以便通过与上文所论述的方式相同的方式来确定表示在取样操作模式中进行取样的电压的原始数字字。
在这个例子中，还包括参考电容器阵列430，所述参考电容器阵列430包括一个或多个参考电容器。参考电容器阵列430中的每一参考电容器具有连接到比较器420的负输入的第二(顶部)板，和连接到参考开关块440的第一(底部)板。参考电容器阵列430的电容对应于连接到比较器420的正输入的电容器阵列的电容。参考开关块440对应于与比较器420的正输入相关联的开关块404a、404b、404c。参考开关块440将参考电容器阵列430中的电容器的第一板永久地连接到Vrl 408，并且所述参考开关块440不用于在操作期间改变电容器的连接。包括参考电容器阵列430和参考开关块440以在相关联的自动调零开关块受控制时，向比较器420提供在负输入处的瞬态响应，其中此类瞬态响应意图模仿当对应的自动调零开关块受控制时出现在正输入处的对比较器420的瞬态响应。
参考电容器阵列430的顶部板连接到比较器420的负输入。在理想世界中，此输入上的电压从不改变。然而，实际上，当自动调零开关块(其将每一顶部板连接到自动调零电压)变成高阻的(其限定取样阶段的结束)时，这两个电容器阵列(主要电容器阵列和参考电容器阵列)中的电荷改变位。在这个例子中，在比较器420的正输入和负输入两者处的顶部板电压应该跳转大约相同的量。参考阵列上的这个新电压就是我们将与主要阵列上的电压比较以用于后续转换/比较阶段的电压。通过使用参考电容器阵列430，可补偿自动调零开关块的电荷注入的影响。
图5和6示出了用于图4的电容器阵列的示例信号，其类似于图2和3中所示的信号。在图6中，额外电压和偏移的组合示出为具有单个参考标号617a、617b。原始数字字526a、b以及626a、b中的不连续部分/非线性部分是由于图4中的定标电容器。这些不连续部分可在校准转换操作模式中进行测量，且接着在去除偏移值的同时通过代码转换器(未示出)去除。
如在图5和6中以图形方式所示，原始代码空间比最终代码空间大6.25％，从而允许执行代码减法以用于线性校正。使用上文所论述的范围扩展器电容器(Cs)可在原始代码空间的上部末端处扩展范围，以用于线性校正。有利的是，可选择偏移电容器(Ci)的权值，以使得相关联的额外电压适配所述空间。可根据US 20110/0079319 A1(Berens等人)和/或US 9，071，265 B1(Dey等人)的教示内容实施线性校正。
如根据上文论述将了解，积分非线性(INL)和/或微分非线性(DNL)经过校准的SARADC可显示偏移错误，所述偏移错误在校正之后可在输出码尺的下部末端处产生缺失代码。本文所公开的例子中的一个或多个可提供避免或减少此情形的新的偏移补偿机构。所提出的想法是在校准期间对连接到Vrefh的所谓Ci(偏移电容器，其可被称为具有已知权值(例如64)的专用CDAC电容器)进行取样，以及将转换后的结果作为偏移补偿值。在正常ADC操作取样阶段期间，Ci还连接到Vrefh(同时SAR电容器连接到Vin或Vrefl)。此连接方案将通过Ci的权值提升转换代码。接着，减去偏移补偿值将得到零取样电压的代码0。
除非明确陈述特定次序，否则可按任何次序执行以上各图中的指令和/或流程图步骤。并且，本领域的技术人员将认识到，虽然已经论述一个示例指令集/方法，但是本说明书中的材料可通过各种方式组合，从而还产生其它例子，并且应在此详细描述提供的上下文内来理解。
在一些示例实施例中，上文描述的指令集/方法步骤被实施为体现为可执行指令集的功能和软件指令，所述可执行指令集在计算机或通过所述可执行指令编程和控制的机器上实现。此类指令经加载以在处理器(例如一个或多个CPU)上执行。术语处理器包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统(包括一个或多个微处理器或微控制器)，或其它控制或计算装置。处理器可指代单一组件或多个组件。
在其它例子中，本文示出的指令集/方法以及与其相关联的数据和指令存储在相应的存储装置中，这些存储装置实施为一个或多个非暂时性机器或计算机可读或计算机可用存储媒体。此类计算机可读或计算机可用存储媒体被认为是物品(或制品)的一部分。物品或制品可指代任何制造的单一组件或多个组件。如本文所定义的非暂时性机器或计算机可用媒体不包括信号，但此类媒体能够接收和处理来自信号和/或其它暂时性媒体的信息。
本说明书中论述的材料的示例实施例可整体或部分地经由网络、计算机或基于数据的装置和/或服务实施。这些可包括云、互联网、内联网、移动装置、台式计算机、处理器、查找表、微控制器、消费者设备、基础设施，或其它致能装置和服务。如本文和权利要求书中可使用，提供以下非排他性定义。
在一个例子中，使本文论述的一个或多个指令或步骤自动化。术语“自动化”或“自动”(及其类似变化)意味着使用计算机和/或机械/电气装置控制设备、系统和/或过程的操作，而不需要人类干预、观测、努力和/或决策。
应了解，称为耦合的任何组件可以直接或间接地耦合或连接。在间接耦合的情况下，可以在称为耦合的两个组件之间安置额外的组件。
在本说明书中，已经依据细节的所选集合呈现示例实施例。然而，本领域的普通技术人员应理解，可实施包括这些细节的不同选定集合的许多其它示例实施例。希望所附权利要求书涵盖所有可能的示例实施例。

Claims (10)

1.一种SAR ADC，其特征在于，包括：
多个SAR电容器；
用于所述SAR电容器中的每一个的取样开关块，所述取样开关块被配置成将相关联的SAR电容器的第一板连接到以下各者中的任一个：v-ref-low、v-ref-high或输入电压；
偏移电容器；
偏移开关块，其被配置成将所述偏移电容器的第一板连接到以下各者中的任一个：v-ref-low或v-ref-high；
SAR机器，其被配置成：
向所述取样开关块和所述偏移开关块提供信号，以便限定校准取样操作模式、校准转换操作模式、取样操作模式和转换操作模式，其中：
在所述校准取样操作模式中，所述SAR电容器连接到v-ref-low，并且所述偏移电容器连接到v-ref-high；
在所述校准转换操作模式中，所述SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high，并且所述偏移电容器连接到v-ref-low；
在所述取样操作模式中，所述SAR电容器中的一个或多个连接到所述输入电压，并且所述偏移电容器连接到v-ref-high；以及
在所述转换操作模式中，所述SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high，并且所述偏移电容器连接到v-ref-low；以及
基于所述SAR电容器在所述校准转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，确定偏移值；
基于所述SAR电容器在所述转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，提供原始数字字；以及
代码转换器，其被配置成从所述原始数字字中减去所述偏移值，以便提供数字输出信号。
2.根据权利要求1所述的SAR ADC，其特征在于，另外包括：
范围扩展器电容器；以及
范围扩展器开关块，其被配置成将所述范围扩展器电容器的第一板连接到以下各者中的任一个：v-ref-low或所述输入电压；以及
其中，所述SAR机器被配置成向所述范围扩展器开关块提供信号，以使得：
在所述取样操作模式中，所述范围扩展器电容器连接到所述输入电压；以及
在所述转换操作模式中，所述范围扩展器电容器连接到v-ref-low。
3.根据权利要求2所述的SAR ADC，其特征在于，所述SAR机器被配置成向所述范围扩展器开关块提供信号，以使得：
在所述校准取样操作模式中，所述范围扩展器电容器连接到v-ref-low；以及
在所述校准转换操作模式中，所述范围扩展器电容器连接到v-ref-low。
4.根据在前的任一项权利要求所述的SAR ADC，其特征在于，另外包括比较器，其中所述比较器具有第一比较器输入端和第二比较器输入端，其中所述第一比较器输入端连接到所述SAR电容器中的每一个和所述偏移电容器的第二板，并且其中所述第二比较器输入端被配置成选择性地连接到自动调零电压供应器。
5.根据权利要求4所述的SAR ADC，其特征在于，另外包括自动调零开关块，所述自动调零开关块被配置成：
在所述取样操作模式中，将所述SAR电容器中的每一个的第二板连接到所述自动调零电压供应器，以及
在所述转换操作模式中，断开所述SAR电容器中的每一个的所述第二板与所述自动调零电压供应器的连接。
6.根据权利要求5所述的SAR ADC，其特征在于，所述自动调零开关块被配置成：
在所述取样操作模式中，将所述第二比较器输入端连接到所述自动调零电压供应器，以及
在所述转换操作模式中，断开所述第二比较器输入端与所述自动调零电压供应器的连接。
7.根据权利要求5所述的SAR ADC，其特征在于，所述自动调零开关块被配置成：
在所述校准取样操作模式中，将所述SAR电容器中的每一个的所述第二板连接到所述自动调零电压供应器，以及
在所述校准转换操作模式中，断开所述SAR电容器中的每一个的所述第二板与所述自动调零电压供应器的连接。
8.根据权利要求5所述的SAR ADC，其特征在于，所述自动调零开关块被配置成：
在所述校准取样操作模式中，将所述第二比较器输入端连接到所述自动调零电压供应器，以及
在所述校准转换操作模式中，断开所述第二比较器输入端与所述自动调零电压供应器的连接。
9.根据权利要求5到8中任一权利要求所述的SAR ADC，其特征在于，另外包括参考电容器阵列和参考开关块，其中所述参考电容器阵列包括一个或多个参考电容器，其中每一参考电容器具有：
连接到所述比较器的所述第二比较器输入端的第二板；以及
连接到所述参考开关块的第一板；
其中所述参考电容器阵列的电容对应于连接到所述第一比较器输入端的所述电容器的电容。
10.一种操作SAR ADC的方法，其特征在于，所述SAR ADC包括多个SAR电容器；用于所述SAR电容器中的每一个的取样开关块；偏移电容器；以及偏移开关块，其中所述方法包括：
向所述取样开关块和所述偏移开关块提供信号，以便限定校准取样操作模式、校准转换操作模式、取样操作模式和转换操作模式，其中：
在所述校准取样操作模式中，所述SAR电容器连接到v-ref-low，并且所述偏移电容器连接到v-ref-high；
在所述校准转换操作模式中，所述SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high，并且所述偏移电容器连接到v-ref-low；
在所述取样操作模式中，所述SAR电容器中的一个或多个连接到输入电压，并且所述偏移电容器连接到v-ref-high；以及
在所述转换操作模式中，所述SAR电容器连接到v-ref-low或v-ref-high，并且所述偏移电容器连接到v-ref-low；以及
基于所述SAR电容器在所述校准转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，确定偏移值；
基于所述SAR电容器在所述转换操作模式结束时是连接到v-ref-low还是连接到v-ref-high，确定原始数字字；以及
从所述原始数字字中减去所述偏移值，以便提供数字输出信号。
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