CN108173546A - 具有背景校准技术的模数转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开具有背景校准技术的模数转换器。在其中正在进行模数转换信号的正常的ADC操作期间，例如由于电容器失配漂移和其他参数漂移，各种技术可以提供背景校准ADC线性误差的能力。一种方法可以包括将ADC的电容器分组成多个集群，并在任意信号条件下进行校准。为了快速收敛校准结果，相同的任意信号可以被转换两次，并且被校准的电容器可以在第一次转换之后被调制。第一和第二转换的结果之间的差可以包含可以用于校准的误差信息，并且可以通过该过程去除信号分量。这些技术可以提供20位和更高级别的改进的线性度。

Description

具有背景校准技术的模数转换器

技术领域

本公开涉及模数转换器电路和系统领域。

背景技术

电子系统可以包括模数(A/D)转换器(ADC)。将模拟信号转换为数字量允许电子系统中的处理器为系统执行信号处理功能。ADC电路的性能可能取决于环境条件，如温度和制造过程中可能发生的变化。较高准确度的ADC电路(例如，其中ADC电路的位数是十二或更大)可在其工作寿命期间多次需要校准以避免位权重误差。本发明人已经认识到需要改进ADC的校准。

发明内容

本文件一般涉及模数转换器(ADC)电路，并且特别涉及ADC电路的校准。

在一些方面中，本公开涉及一种对包括多个电容器的模数转换器系统执行校准的方法。所述方法包括：在所述多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；将所述多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器；从所述第一集群中选择电容器的组合并施加第一参考电压，以及从所述第二集群中选择电容器的组合并施加不同的第二参考电压；执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；将所述第二参考电压施加于已经施加所述第一参考电压的先前选择的电容器，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器；至少部分执行相同的模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；和确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生多个电容器中的至少一个的第一误差的估计。

在一些方面中，本公开涉及一种对模数转换器系统执行校准的方法，所述模数转换器系统包括具有第一多个电容器的电容式数模转换器和具有第二多个电容器的电容器组。所述方法包括：在第一多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；将第一多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器；将所述第一集群分组为具有标称第一权重以接收所述第一参考电压的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于所述标称第一权重的标称第二权重的电容器的第一组合；从具有第一标称权重的电容器组的第二多个电容器中选择第一组的电容器并施加第二参考电压；使用第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；将所述第二参考电压施加于电容器的第一组合并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器组的电容器的第一组；使用电容器的第一组合至少部分执行相同的模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；和确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生多个电容器的第一误差的估计。

在一些方面中，本公开涉及对模数转换器系统执行校准的系统，所述模数转换器系统包括具有第一多个电容器的电容式数模转换器和具有第二多个电容器的电容器组。所述系统包括：构件，用于在多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；构件，用于将所述多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器；构件，用于将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第一组合；构件，用于从所述第一集群和所述第二集群之一中选择电容器的多个第一组合并施加第一参考电压，以及从所述第一集群和所述第二集群中的另一个选择电容器的多个第一组合并施加不同的第二参考电压，其中施加所述第一参考电压的所选电容器的权重的总和等于施加所述第二参考电压的所选电容器的权重的总和；构件，用于使用第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；构件，用于将所述第二参考电压施加于已经施加所述第一参考电压的先前选择的电容器，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器；构件，用于使用电容器的第一组合至少部分执行相同的模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；以及构件，用于确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生多个电容器的第一误差的估计。

本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。这并不是为了提供对本发明的排他或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。

附图说明

图1是描绘将误差添加到输入信号的误差源的简化的概念图。

图2是依照本公开描绘示例性背景校准技术的简化的概念图。

图3是可实施本公开的各种技术的N-位逐次逼近寄存器(SAR)ADC电路的例子的功能性框图。

图4是依照本公开描绘示例性背景校准技术的简化的概念图。

图5是依照本公开描绘示例性背景校准技术的简化的概念图。

图6是依照本公开描绘另一示例性背景校准技术的简化的概念图。

图7是依照本公开描绘示例性背景校准技术的简化的概念图。

图8是描绘在模数转换器系统中背景校准的示例性方法的流程图。

图9是描绘在模数转换器系统中背景校准的另一示例性方法的流程图。

本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。这并不是为了提供对本发明的排他或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。

具体实施方式

如前所述，更高精度的ADC可能需要重复校准。通常，有两种类型的ADC校准：前景校准和后台校准。前景校准通常在工厂测试或芯片上电时完成，或在ADC校准专用的任何其他选定时间段进行。在前景校准的一个示例中，准确的正弦波信号被馈送到ADC输入，并且使用准确的正弦波信号来校准所有相关的ADC比特权重。在另一个示例中，ADC的较低位用作参考，用于测量和校准ADC的最高有效位(MSB)的位权重。前景校准的缺点是它不能跟踪芯片供应和温度变化，只在工厂进行。而且，这可能涉及额外的制造测试成本，并且在现场使用期间可能需要中断ADC的操作以执行校准。

相比之下，后台校准在后台工作，对正常模数转换过程中的正常ADC操作是透明的。此外，由于背景校准在正常操作的背景下工作，因此可以跟踪电源和温度对ADC位权重的影响。

背景校准的一种方法是使用一个或多个冗余ADC通道。在正常操作期间使用ADC通道之一，而至少一个未使用的ADC通道被校准。使用的ADC可以换出校准的ADC，ADC通道可以继续换出，直到所有的ADC通道都被校准。大多数这样的背景校准方法的缺点可能包括高模拟/数字电路复杂性和长收敛时间中的一个或两个。

电容器电压系数温度漂移和偏移漂移也可以在后台通过监测芯片温度并相应地进行校正来校准。尽管由于温度变化引起的系统漂移，例如，可以通过使用片上温度监视器在现场进行校正，但是电容器会受到压力、温度变化和其他未知因素的显着影响。

本公开内容描述了各种技术，这些技术可以例如由于电容器失配漂移和其他参数漂移(包括在正在进行模数转换信号转换的ADC操作期间)而提供后台校准SAR ADC线性误差的能力。根据本公开的各种技术，ADC的电容器可以被分组为多个集群并且在任意的信号条件下被校准。为了快速收敛校准结果，相同的任意信号样本可以被转换两次，并且被校准的电容器可以在第一次转换之后被调制。第一次和第二次转换的结果之间的差异可以包含可以用于校准的错误信息，并且可以通过该过程去除信号分量。这些技术可以提供20位和更高级别的改进的线性度。

图1是描绘将误差添加到输入信号的误差源的简化的概念图。在模数转换器(ADC)电路100中，例如电容器失配的误差源E1可以产生与输入信号104混合在一起的误差102。在没有进一步处理的情况下，误差102不能与输出信号106区分，因此不可能确定已经添加了多少误差。

使用本公开的各种技术，可以调制误差并将其添加到输入信号。输出信号106可以包括与输入信号混合的调制误差。为了提取误差估计，可以解调与输入信号混合的调制误差。

图2是依照本公开描绘示例性背景校准技术的简化的概念图。调制位108，例如随机位，可以连同来自误差源E1的误差一起应用于ADC 100的第一混频器电路110，例如调制器。混频器110可以输出调制的误差112，该误差可以在加法器电路114处被添加到输入信号。输出信号106可以包括与输入信号104混合的调制误差112。

可以包括与输入信号104混合的调制误差112的输出信号106可以被施加到第二混频器电路118，例如解调器。施加到第一混频器110的相同比特108，例如随机或伪随机，可以被施加到第二混频器118。第二混频器118的输出120可以包括误差102和由第二混频器118调制的输入信号104。

在图2的示例配置中，可以包括滤波器电路122，例如积分器，并用于滤除信号分量并提供误差的估计。在滤波器122的输入处，误差是DC，但输入信号已经通过调制变换成噪声。

在图2所示的例子中，可以将估计误差E1应用于误差源E1处的加法器124，并用于校正ADC输出。在其他示例中(未示出)，可以将估计误差E1应用于ADC输出以校正误差。

图3是可实施本公开的各种技术的N-位逐次逼近寄存器(SAR)ADC电路的例子的功能性框图。ADC电路200可以实现上面关于图2的简化的ADC 100所描述的各种技术。

SAR ADC电路200可以包括数模转换器(DAC)电路210，例如电容器DAC、可以被包括在DAC电路210中的采样电路205、比较器电路215和逻辑电路220。电路200可以包括误差提取电路225，误差提取电路225可以包括存储器电路226、滤波器电路228和数字引擎电路230。滤波器228可以类似于图2的滤波器122。电路200可以包括寄存器232。为了在数字域中进行校正，在一些示例实现中，电路200可以包括数字校正电路234，以将误差估计的数字表示应用于数字输出Dout，以校正ADC输出。来自SAR逻辑220的比特试验判定结果可以被发送到数字校正电路234和误差提取电路225。误差提取电路225可以提取关于任何电容器失配的信息，并且可以将每个电容器提取的误差存储为每个电容器的系数。

如下面详细描述的，电路200可以执行模拟样本的第一模数转换以产生发送到寄存器232的第一数字输出，并且在电容器“交换”之后，电路200可执行相同模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出，该第二数字输出由加法器233从第一数字输出中减去。数字输出之间的差值被馈送到误差提取电路225以确定误差。在一些例子中，误差提取电路225的数字引擎230可以对所确定的差值应用滤波器，例如滤波器228，以改善估计误差。作为例子，滤波器可以包括积分器。在一些例子中，滤波器可以是数字滤波器。在一些例子中，数字引擎230可以在存储器设备(例如存储器226)中的数据结构中存储错误的估计的表示和交换中使用的电容器的组合之间的对应关系。每个电容的系数可以根据这个信息提取和更新。

对于模拟域中的校正，在一些示例实现中，电路200可以包括校准DAC电路236和累加器电路238，以将表示误差估计的模拟信号224应用于DAC 210。在模拟域实现中，SAR逻辑电路220的输出Dout也可以连接到寄存器232。基于比特试验结果，累加器238可以例如通过累积电容器系数来累积总电容器失配误差。校准DAC可以帮助将累积误差的小数部分加载到DAC 210上。

在一些示例性实施方式中，数字校正电路234、校准DAC电路236和累加器电路238可以一起使用。

DAC电路210可以包括至少N个加权电路组件，例如其中可以指定相对于一个或多个其他加权电路组件的权重的特定加权电路组件的权重(例如电容值)，其中N为正整数。在某些示例中，N等于十六，并且加权电路分量包括十六个电容器(例如，十六个电容器包括指定单元电容器的不同倍数以获得相对于彼此的加权)。采样电路205可以对ADC电路的输入处的输入电压进行采样，并且可以使用加权的电路组件将采样的电压保持为与另一个电压进行比较。

DAC电路210(Vdaco)的输出电压可以与采样和保持的电压进行比较，例如使用比较器电路215。DAC电路210的比特值可以例如基于比较器电路215的输出进行调整。在一个例子中，转换可以以DAC设置为中间尺度开始。比较器215可以确定DAC输出是大于还是小于采样输入电压，并且比较结果可以作为DAC的那个比特的一个或零来存储。然后转换到下一个比特值，直到数字值的所有比特都被确定。一次改变DAC输出并将电压与输入电压进行比较可以称为比特测试或比特确定。

SAR逻辑电路220可以控制ADC操作，例如在比特试验期间(对取样电容器上存储的取样电荷存储在比特试验电容器上的参考电荷进行充电平衡)。SAR逻辑电路220启动输入电压的一个样本，例如使用第一组比特试验，开始将采样输入电压的第一转换为第一组比特值，并启动采样输入电压的第二转换为第二组位值，比如使用第二组比特试验。

逻辑电路可以包括状态机或其他数字引擎222来执行诸如通过不同的操作状态来进行ADC的功能并且执行所描述的计算。如在图1的方法中那样，在第二转换中使用的比特试验结果的至少一部分可以与在第一转换中使用的比特试验结果不同，例如通过混洗、抖动等，使得第一次和第二次转换之间可以使用不同的组件值或转换比较标准。逻辑电路220可以使用第一组比特值和第二组比特值来确定采样输入电压的最终N位数字值，并且最终的N位数字值可以在输出Dout处可用。

应该注意，虽然本公开的校准技术是相对于SAR ADC(例如，图3的SAR ADC)进行描述的，但校准技术不限于SAR ADC。相反，校准技术也可以应用于delta-sigma ADC、流水线ADC、流水线SAR ADC以及其他ADC。另外，在一些实施方式中，校准技术可以在前台执行。

图4是依照本公开描绘示例性背景校准技术的简化的概念图。图4概念性地描绘了电容器数模转换器(CDAC)电路阵列300的一部分，例如图3的DAC 210，其可以包括多个电容器302A-302S(统称为“电容器302”)。在图4所示的例子中，多个电容器302可以被分组成电容器的至少第一集群304和电容器的第二集群306。图4中示出的具体示例描绘了电容器的第三集群308。在其他示例性构造中，可以多于或少于三个集群。

CDAC阵列(例如图3的DAC阵列210)可以包括表示由多个比特表示的数字值的至少一些MSB的一组电容器。在一些例子中，CDAC阵列可以包括表示由多个比特表示的数字值的LSB的另一组电容器。在图4所示的简化示例中，第一集群304可以包括表示比特B1和B2的电容器，第二集群306可以包括表示比特B3和B4的电容器，并且第三集群308可以包括表示比特B5和B6的电容器。图4所示的例子描述了温度计编码方案，其中两个位(B1，B2)控制第一集群304中的三个电容器；两个比特(B3，B4)控制第二集群306中的三个电容器；两个比特(B5，B6)控制第三集群308中的3个电容器。

在一些示例性实施方式中，集群304、306和308中的每一个可以包括限定数量的等效尺寸的电容器，例如单位电容器。在一些例子中，集群可以包括用于采样的采样电容器，和/或集群可以包括非采样电容器，例如用于应用抖动。例如，在图4中，第一集群304可以包括采样电容器，而第二集群306和第三集群308可以包括非采样电容器。

在CDAC 300中的电容器已经被分组为至少两个集群(例如，第一和第二集群304、306)之后，各个集群中的各个电容器可以被分组为电容器的组合。例如，在第一集群304中，电容器可被分组成电容器302A、302B、302C和302D的第一组合，每个电容器具有用于表示至少第一位B1的标记第一权重(集群304还描绘了另一个比特B2，并且可以包括多于一个或两个比特)。在第二集群306中，电容器可被分组成电容器302E、302F、302G、302H、302I、302J、302K、302L的第一组合，每个电容器具有标记第二权重，用于表示至少第二位B3(集群306还描述了另一个位B4，可以包括多于一个或两个位)。

第一和第二标称权重可以不同以反映第一和第二集群304、306的比特权重的差异。在图4中，第一和第二权重的差别被图示和数字地描绘。例如，第一集群304中的电容器(例如，电容器302A)被图形化地描绘为大于第二集群306中的电容器，并且第二集群306中的电容器图形化地描绘为大于第三集群308的电容器。另外，第一集群304(例如电容器302A)中的电容器在数字上被描绘为比第二集群306中的电容器(值为4)大(值为16)(第三集群308值为1)。这些具体的数字是为了解释的目的而不被认为是限制性的。

在一些实施方式中，第一集群304中的电容器(例如电容器302A)实际上不是比第二集群306中的电容器(例如电容器302E)更大的电容器，而是包括更多数量的相同尺寸的电容器，例如单元电容器。例如，第一集群304(例如电容器302A)的电容器可以包括16个单位电容器，并且第二集群306(例如电容器302E)的电容器可以包括4个单位电容器。

在一些例子中，除了用于校准目的的电容器之外，集群中的至少一些电容器可以包括位试用电容器。位测试电容器是DAC内的一个电容器，使用一个参考电压来平衡DAC中采样电容器所存储的电荷。

用于采样的模拟信号可以被应用于ADC的输入，例如图3的SAR ADC。然后，可以在图4的CDAC阵列的多个电容器中的至少一些(例如，图3的DAC 210)上获取模拟信号的第一采样。例如，可以在第一集群304中的至少一些电容器上采集第一采样。

如上所述，使用本公开的各种技术，可以调制误差，例如CDAC阵列300中的电容器失配，并将其加到输入信号上。然后，为了提取误差估计，可以解调与输入信号混合的调制误差。

在一些示例性实施方式中，通过从第一集群304和第二集群306中的一个选择电容器的多个第一组合并且施加第一参考电压，例如，正参考电压，并从第一集群304和第二集群306中的另一个中选择电容器的多个第一组合并施加第二参考电压，例如负参考电压，其中权重之和被施加了第一参考电压的所选择的电容器的总和等于被施加第二参考电压的所选择的电容器的总和。在上述示例中，第一集群304中的电容器被分组为电容器302A、302B、302C和具有标记第一权重的302D的第一组合，例如16的值，用于表示至少第一位B1(集群304也描绘了另一个位B2，并且可以包括多于一个或两个位)，并且在第二集合306中，电容器被分组为电容器302E、302F、302G、302H、302I、302J、302K和具有标记第二权重的302L，例如值为4，用于表示至少第二位B3(集合306还描绘了另一个比特B4并且可以包括多于一个或两个比特)。

为了调制该误差，可以选择第一集群304中的电容器来接收第一参考电压，并且可以选择第二集群306中的电容器以互补方式接收第二参考电压。该过程在本公开中被称为“交换”，并且涉及“交换”的电容器被称为“交换电容”或“交换电容器”。

在一些示例性实施方式中，可以动态地选择来自第一集群和第二集群之一的多个电容器的第一组合。动态选择集群中的电容器中的电容器可以包括以下技术中的至少一种：随机选择、伪随机选择、桶形移位和确定性地选择。

继续上面的例子，数字引擎(例如图3的数字引擎222)可以从第一集群304中选择组成电容器302D的多个电容器并且应用第一参考电压，例如正参考电压，并且可以从第二集群306中选择组成电容器302I-302L的多个电容器，并且施加第二参考电压，例如负的参考电压，其中其中施加第一参考电压的所选电容器的权重的总和等于施加第二参考电压的所选电容器的权重之和。也就是说，所选择的电容器302D具有16的权重，并且所选择的302I-302L的电容器具有4×4＝16的权重。交换是集群之间的互补。

接下来，ADC，例如图3的SAR ADC，可以使用第一组合来执行模拟样本的第一模数转换，以生成第一数字输出D1。继续上面的例子，图3的DAC 210可以使用第一集群304的电容器302A、302B、302C和302D的第一组合以及第二集群306的电容器302E、302F、302G、302H、302I、302J、302K和302L的第一组合，以产生第一数字输出D1。

ADC然后可以将第二参考电压施加到之前选择的施加有第一参考电压的电容器，并且将第一参考电压施加到之前选择的第二参考电压先前施加的电容器。换句话说，ADC可以“交换”两个集群之间的电容。这种“交换”可以将来自ADC的数字输出数据调制成表示电容器之间失衡的调制。

继续上面的例子，组成电容器302D的多个电容器可以被选择以接收来自第一集群304的第二参考电压，例如，被充电到负参考电压，构成电容器302I-302L的多个电容器可以被选择以接收来自第二集群306的第一参考电压，例如被充电到正参考电压，其中施加第一参考电压的所选电容器的权重之和等于施加第二参考电压的所选电容器的权重之和。也就是说，所选择的电容器302D具有16的权重，并且所选择的电容器302I-302L具有4×4＝16的权重，其中所选择的电容器302D和所选择的电容器302I-302L被相反地充电。

在相同的模拟样本上，ADC(例如图3的SAR ADC)可以使用第一组合至少执行部分第二模数转换，以生成第二数字输出D2。继续上面的例子，图3的DAC 210可以使用第一集群304的电容器302A、302B、302C和302D的第一组合以及第二集群306的302E、302F、302G、302H、302I、302J、302K和302L的第一组合，以产生第二数字输出D2。再次，ADC在相同的模拟样本上执行转换。

在生成两个数字输出D1和D2之后，控制器(例如图3的数字引擎225)可以确定第一数字输出D1和第二数字输出D2之间的差异以生成多个电容器的第一误差的估计。同样，例如，这种误差估计可以表示第一集群和第二集群的所选电容器之间的失衡。例如，ADC可以将第一误差存储在存储器设备(例如图3的存储器226)中的数据结构中，该存储器设备将所确定的第一误差与被选择用于接收第一和第二集群304、306中的参考电压的电容器相关联。也就是说，ADC可以存储第一和第二集群中第一误差估计的表示与电容器的多个第一组合之间的对应关系。

在具有第三集群308的配置中，如图4所示，可以使用类似的过程来确定第二集群306与第三集群308之间的电容器之间的误差。例如，在采集样本之后，来自第二集群306可以被选择来接收第一参考电压，并且可以选择来自第三集群308的电容器以与上述类似的方式接收第二参考电压，并且可以执行第一转换以生成数字输出。第二集群306和第三集群308的所选择的电容器可以被交换，并且第二转换可以被执行另一个数字输出。数字引擎(例如图3的数字引擎225)可以确定数字输出之间的差异，该差异是可以表示第二和第三集合集群306、308的所选电容器之间的失衡的误差的估计。ADC可以，例如将误差存储在存储器设备(例如，图3的存储器226)中的数据结构中，该存储设备将所确定的误差与在第二集群306和第三集群308中选择的电容器相关联。

通过使用这些技术，可以确定所选电容器的失配误差。如下所述并依照本公开，各个集群内的电容器可以被“混洗”并重新组合，然后被选择为以上述方式接收参考电压以确定进一步的误差估计。

图5是依照本公开描绘示例性背景校准技术的简化的概念图。图5概念性地描绘了在各个集群中的电容器的“改组”之后的图4的CDAC阵列的部分。

继续上面的例子，数字引擎(例如图3的数字引擎222)可以将第一集群304分组成具有标记第一权重的电容器的第二组合，用于表示至少第一位B1(集群304还描绘了另一个比特B2，并且可以包括多于一个或两个比特)，并且可以将第二集群306分组为具有不同于标称第一权重的标称第二权重的电容器的第二组合，用于表示至少第二比特B3(集群306还描绘了另一个比特B4并且可以包括多于一或二比特)。

例如，在第一集群304中，电容器可以被分组为电容器302A'、302B'、302C'和302D'的第二组合，每个电容器具有用于表示至少第一位B1的标称第一权重。在第二集群306中，电容器可被分组成电容器302E'、302F'、302G'、302H'、302I'、302J'、302K'和302L'的第二组合，每个电容器具有用于表示至少一个第二位B3的标称第二权重。应该理解，表示图4中的电容器302A、302B...302L的电容器表示与图5中的电容器302A'、302B'...302L'不同的电容器置换。第一和第二标称权重可以是不同的，例如，第一集群中的值为16，第二集群中的值为4，以反映比特权重的差异，如上面关于图4所述。同样，在集群内重新组合成第二组合可以被称为电容器的“混洗”。一旦集群内的电容器被“洗牌”，上面关于图4描述的过程就可以重复。

模拟信号的第二样本可以在图5的CDAC阵列300的至少一些电容器(例如，图3的DAC 210)的至少一些上获得。例如，可以在第一集群304中的至少一些电容器上获取第二样本。

为了调制该误差，可以选择第一集群304中的电容器来接收第一参考电压，并且可以选择第二集群306中的电容器以互补方式接收第二参考电压，或者如上所述地交换。例如，ADC的数字引擎，例如图3的数字引擎222，可以从第一集群304中选择组成电容器302C'的多个电容器来接收第一参考电压，并且可以从第二集群306中选择组成电容器302E'-302H'的多个电容器以接收第二参考电压，其中接收第一参考电压的所选电容器的权重之和例如第一集群中的值为16，等于所选电容器的权重总和，以接收第二参考电压，例如，第二集群中的值为4×4＝16。

接下来，ADC，例如图3的SAR ADC，可以使用第一组合来执行第二模拟样本的第一模数转换，以生成第一数字输出D1。继续上面的例子，图3的DAC 210可以使用第一集群的电容器302A'、302B'、302C'和302D'的第二组合以及第二集群的302E'、302F'、302G'、302H'、302I'、302J'、302K'和302L'的第二组合，以产生第三数字输出D3。

ADC然后可以将第二参考电压施加到之前选择的施加有第一参考电压的电容器，并且将第一参考电压施加到之前选择的第二参考电压先前施加的电容器。换句话说，ADC可以“交换”两个集群之间的电容。这种“交换”可以将来自ADC的数字输出数据调制成表示电容器之间失衡的调制。

继续上面的例子，组成电容器302C'的多个电容器可以被选择以接收来自第一集群304的第二参考电压，例如被充电到负参考电压，构成电容器302E'-302H'的多个电容器可以被选择以接收来自第二集群306的第一参考电压，例如被充电到正参考电压，其中施加第二参考电压的所选电容器的权重总和等于施加第一参考电压的所选电容器的权重之和。也就是说，所选择的电容器302C'具有16的权重，并且所选择的302E'-302H'的电容器具有4×4＝16的权重，其中电容器被相反地充电。

在相同的模拟样本上，ADC(例如图3的SAR ADC)可以使用第二组合来执行至少部分的第二模数转换，以生成第四数字输出D4。继续上面的例子，图3的DAC 210可以使用第一集群的电容器302A'、302B'、302C'和302D'的第二组合以及第二集群306的302E'、302F'、302G'、302H'、302I'、302J'、302K'和302L'的第二组合，以产生第四数字输出D4。再次，ADC在与第一次转换相同的模拟样本上执行第二次转换。

在生成两个数字输出D3和D4之后，控制器(例如图3的数字引擎225)可以确定第三数字输出D3和第四数字输出D4之间的差异以生成多个电容器的第二误差的估计。再次，这个误差估计可以表示所选电容器之间的失衡。例如，ADC可以将第二误差存储在存储器装置中的数据结构中，该存储器装置将所确定的第二误差与在第一集群304和第二集群306中选择的电容器相关联。也就是说，ADC可以存储所述第二误差估计的表示与所述第一和第二集群中的所述多个电容器的第二组合之间的对应关系。

在具有第三集群308的配置中，如图4和5所示，可以使用类似的过程来确定第二集群306和第三集群308之间的所选电容器之间的误差。

上面关于图4和5描述的技术可以可选地在背景中执行，直到ADC已经确定并在误差估计的表示和用于确定错误的第一和第二(或更多)集群中的电容器的组合之间存储足够数量的对应关系。以这种方式，ADC可以确定CDAC阵列中的一些或全部电容器的误差估计。

在一些示例性实施方式中并且如上关于图2所述，ADC可以将滤波器(例如，图3的滤波器228)应用于所确定的差值，以便改善估计误差。作为例子，滤波器可以包括积分器。在一些例子中，滤波器可以是数字滤波器。

如上面关于图2所述，估计误差可以应用于误差源，例如CDAC阵列，并用于校正ADC输出。例如，图3的ADC可以将表示误差估计的模拟信号224应用于DAC 210。在其他示例性实施方式中，估计误差可以数字地应用于ADC数字输出以校正误差。例如，数字引擎(例如图3的数字引擎225)可将误差估计的数字表示应用于数字输出Dout，以校正ADC输出。

在上面关于图4和5描述的示例实现中，ADC中的多个电容器(例如图3的ADC)形成CDAC阵列300的一部分，例如图3的DAC 210。在其他示例性实施方式中，多个电容器可以形成CDAC阵列300的一部分和电容器的单独电容器组的一部分，如以下关于图6所述。如下所述，可以从电容器组中的电容器中选择“交换”电容器。

图6是依照本公开描绘另一示例性背景校准技术的简化的概念图。图6概念性地描绘了可以包括多个电容器402A-402I(统称为“电容器402”)的另一CDAC阵列400的一部分，例如图3的DAC 210。类似于上面关于图4所描述的，CDAC阵列400的多个电容器402可以被分组为至少一个集群。在这个例子中，包括电容器的第一集群404和电容器的第二集群406。图6所示的具体例子还描绘了电容器的第三集群408。在其他示例性构造中，可以多于或少于三个集群。图6中还示出了包括多个电容器412的电容器组410。

在CDAC400中的电容器已经被集合在集群(例如，第一集群404和第二集群406)中之后，各个集群中的各个电容器可以被组合成组合。例如，在第一集群404中，电容器可以被分组成电容器402A、402B和402C的第一组合，每个电容器具有标称第一权重，例如，值为16。作为示例，电容器402A和402B可以表示第一位B1，电容器402C可以表示第二位B2。在一些情况下，可以包括一个或多个额外电容器，每个具有标称第一权重。它们既可以用作校准电容器，也可以用作冗余位电容器。

在第二集群406中，电容器可以被分组为电容器402D、402E和402F的第一组合，每个电容器具有标称第二权重，例如，值为4。作为示例，电容器402D和402E可以表示第三位B3，而电容器402F可代表第四位B4。在一些情况下，可以包括一个或多个额外的电容器，每个额外的电容器都具有标称第二权重。它们既可以用作校准电容器，也可以用作冗余位电容器。在一些实施例中，某些集群中只能有一个电容器。

第一和第二标称权重可以不同以反映两个集群之间的比特权重差异。在图6中，出于解释的目的，第一和第二权重的差别被图示和数字地描绘。例如，第一集群404中的电容器(例如，电容器402A)被图形化地描绘为大于第二集群406中的电容器，并且第二集群406中的电容器被图形化地描绘为大于第三集群408中的电容器。另外，第一集群404中的电容器，例如电容器402A，被数字地描绘为比第二集群406(值为4)(和第三集群408，值为1)中的电容器更大(值为16)。这些具体的数字是为了解释的目的而不被认为是限制性的。

在一些实施方式中，第一集群404中的电容器(例如，电容器402A)实际上可能不是比第一集群404中的电容器(例如，电容器402D)大的电容器，而是可以包括更多数量的相同尺寸的电容器，例如单元电容器。例如，第一集群404(例如电容器402A)的电容器可以包括16个单位电容器，而第二集群406(例如电容器402D)的电容器可以包括4个单位电容器。在一些例子中，除了用于校准目的的电容器之外，集群中的至少一些电容器可以包括位试用电容器。

如上所述，在图6的示例性实施方式中，可以从电容器组410中的电容器中选择“交换”电容器。电容器组410中的一些电容器412可以例如通过图3的数字引擎222，为具有第一集群404的标称第一权重的电容器414的组合，例如类似于图6的电容器402B的单位电容器的组合。电容器组410的其他电容器可被分组为具有第二集群406的标称第二权重的电容器416的组合，例如类似于图6的电容器402E的单位电容器的组合。在这种情况下，第一集群404的标称第一权重是16，使得电容器414的组合具有16个单位电容器。通过这种方式，图4的集群中的交换电容器被取消，并被电容器组410中的交换电容器取代，使得交换发生在每个单独的集群和电容器组410之间。

用于采样的模拟信号可以被应用于ADC的输入，例如图3的SAR ADC。然后，可以在图6的CDAC阵列400的多个电容器中的至少一些(例如图3的DAC 210)上获取模拟信号的第一采样。例如，可以在第一集群404中的至少一些电容器上采集第一采样。

如上所述，使用本公开的各种技术，可以调制误差，例如CDAC阵列中的电容器失配，并将其加到输入信号上。然后，为了提取误差估计，可以解调与输入信号混合的调制误差。

例如，第一集群404和电容器组410之间的电容器可以“交换”。例如，第一集群404的电容器402B可以接收第一参考电压，例如正参考电压。可通过选择来自具有标称第一权重的电容器组410的电容器414的组合或第一组并且应用第二参考电压(例如负参考电压)来调节该误差，使得电容器414与电容器402B互补。在一些示例性实施方式中，ADC可以使用例如基于伪随机的模式来执行选择。

在一些示例实施方式中，如图6所示，电容器组410中的一半电容器是“1”，电容器组中的一半电容器是“0”，并且电容器可以动态地决定设置为“1”或“0”。因此，他们可以互换。在一些实施方式中，电容器组410中的这些电容器可用于对抖动偏移进行采样。

在一些示例性实施方式中，可以从电容器组410中的电容器中动态选择电容器的组合或第一组414。动态选择电容器中的电容器可以包括以下技术中的至少一种：随机选择、伪随机选择、桶形移位以及从电容器组410中的电容器412中确定性地选择。

继续上面的例子，ADC(例如图3的SAR ADC)可以使用至少第一集群404中的电容器来执行模拟样本的第一模数转换，以生成第一数字输出D1。例如，图3的DAC 210可以使用第一集群404的电容器402A、402B和402C的第一组合来生成第一数字输出D1。

接下来，数字引擎，例如图3的数字引擎222，可以选择多个电容器414，其中所选择的电容器的权重之和等于第一集群404的电容器402B的权重之和以形成交换对。例如，所选择的电容器414总共具有16的权重，并且402B的电容器也具有16的权重，并且电容器414与402B互补，例如交换是互补的。也就是说，如果电容器402B接收正的参考电压，则电容器组410的电容器414接收负的参考电压。

接下来，ADC可以将第二参考电压(例如，负参考电压)施加到电容器402B的第一组合，并将第一参考电压(例如，正参考电压)施加到先前施加第二参考电压的电容器组410的先前选择的第一组电容器414。以这种方式，在集群和电容器组之间已经“相互交换”了相等权重的电容器。

在相同的模拟样本上，ADC(例如图3的SAR ADC)可以使用第一组合以至少执行部分第二模数转换，以生成第二数字输出D2。继续上面的例子，图3的DAC 210可以使用第一集群404的电容器402A、402B和402C的第一组合以及第二集群406的402D、402E和402F的第一组合，以生成第二数字输出D2。再次，ADC在相同的模拟样本上执行转换。

在生成两个数字输出D1和D2之后，控制器(例如图3的数字引擎225)可以确定第一数字输出D1和第二数字输出D2之间的差异以生成多个电容器的第一误差的估计。此外，这种误差估计可以表示组402B和414的电容器之间的失衡。例如，ADC可以将第一误差存储在存储器设备(例如图3的存储器226)中的数据结构中，将确定的第一误差提供给电容器组410中的电容器。也就是说，ADC可以存储第一误差的估计的表示与来自第一多个电容器的第一组电容器和来自第二多个电容器的第一组电容器之间的对应关系。

在一些实施方式中，交换可以在电容器402B的参考电压由ADC转换过程(例如SARADC中的位测试)决定之后执行。例如，如果电容器402B通过比特尝试判定被设置为“1”，则可以选择设置为“0”的电容器414的相等值作为交换电容器。然后，在继续ADC转换过程以产生第一结果D1之前，电容器402B可以被设置为“0”，并且电容器414可以被设置为“1”。

由于SAR ADC中的电容器402B和电容器414之间的任何失配，通过执行交换，可以添加小的额外残余误差。但是，如果附加集群中包含足够多的冗余电容，则附加集群可以具有足够的总重量来测量信号余量和这个额外的误差。在比特测试过程中执行交换的一个原因是可以帮助确保交换电容器的值与信号不相关。另一种解决信号与交换值之间的相关性的方法是在集群中包含另一个冗余电容，所以将冗余电容与参考电压完全独立。

可以使用类似的过程来确定来自第二集群406和第三集群408中的电容器的误差。也就是说，第二集群406和电容器组410之间的电容器可以被“交换”，并且第三集群408和电容器组410可以“交换”。例如，第二集群406的电容器402E可以接收第一参考电压，例如正参考电压。该误差可通过选择来自具有第二集群406的标称第二权重的电容器组410的电容器416的组合并施加第二参考电压(例如负的参考电压)来调制，使得电容器414与电容器402E互补。例如，数字引擎(例如图3的数字引擎222)可以选择多个电容器416，其中所选择的电容器的权重之和等于电容器402E的电容器的权重之和第二集群406。例如，所选择的电容器416总共具有4的权重，并且402E的电容器也具有4的权重。

以上面关于第一集群404描述的方式，可以执行模数转换以生成数字输出，第二集群的电容器402E可以与电容器组410的电容器416交换，通过将第二参考电压施加到电容器402E并且将第一参考电压施加到之前施加有第二参考电压的电容器组410的电容器组416。可以执行另一个模数转换来产生另一个数字输出，并且可以确定两个数字输出之间的差异。

在具有第三集群408的配置中，如图6所示，可以使用类似的过程来确定来自第三集群408和电容器组410中的电容器的误差。

通过使用这些技术，可以确定电容器的失配误差。如上所述并依照本公开，相应集群内的电容器可以被“混洗”并重新组合，然后以上述方式选择以确定进一步的误差估计。

图7是依照本公开描绘示例性背景校准技术的简化的概念图。图7概念性地描绘了在各个集群中的电容器的“混洗”之后的图6的CDAC阵列和电容器组的部分。继续上面的例子，数字引擎(例如图3的数字引擎222)可以将第一集群404分组为具有标称第一权重的电容器的第二组合，并且可以将第二集群406分组成与标称第一权重不同的具有标称第二权重的电容器的第二组合。换句话说，集群(例如第一集群404)内的电容器可以以不同的组合组合在一起，或者重新组合。

在第一集群404中，电容器可被分组成电容器的第二组合，每个电容器具有标称第一权重，例如用于表示第一和第二位置B1、B2。在第二集群406中，电容器可被分组成电容器的第二组合，每个电容器具有标称第二权重，例如用于表示第三和第四位B3、B4。同样，在集群内重新组合成第二组合可称为电容器的“混洗”。

类似地，形成交换电容器的电容器组410内的电容器可以重新组合成不同的组合。电容器组中的一些电容器可以例如通过图3的数字引擎222重新组合成具有第一集群404的标称第一权重的电容器418的第二组合，例如值为16，并且电容器组410的其他电容器可以被分组为具有第二集群的标称第二权重的第二电容器420的第二组合，例如值4。

在“混洗”之后，使用新的电容器组可以重复估计误差的过程。也就是说，可以生成两个数字输出，并且控制器(例如图3的数字引擎225)可以确定数字输出之间的差异以生成多个电容器的误差的估计。再次，这个误差估计可以表示电容器之间的失衡。例如，ADC可以将误差存储在存储器设备(例如图3的存储器226)中的数据结构中，该存储器设备将所确定的第二误差与电容器组410中选择的电容器相关联。也就是说，ADC可存储电容器组410中的第二误差的估计值的表示与多个电容器组410中的电容器的第二组合之间的对应关系。

上面关于图6和7描述的技术可以在后台执行，直到ADC已经确定并在第一和第二(或更多)集群和电容器组410中用于确定错误的误差估计的表示和电容器的组合之间存储足够数量的对应关系。以这种方式，ADC可以确定CDAC阵列中的一些或全部电容器的误差估计。

在一些示例实现中，并且如上面关于图2所提到的，ADC可以对所确定的差异应用滤波器以便改进估计误差。作为例子，滤波器可以包括积分器。在一些例子中，滤波器可以是数字滤波器。

如上面关于图2所述，估计误差可以应用于误差源，例如CDAC阵列，并用于校正ADC输出。例如，图3的ADC可以将表示误差估计的模拟信号224应用于DAC 210。在其他示例性实施方式中，估计误差可以数字地应用于ADC数字输出以校正误差。例如，数字引擎(例如图3的数字引擎225)可将误差估计的数字表示应用于数字输出Dout，以校正ADC输出。

图8是描绘模数转换器系统中的背景校准的示例方法的流程图。特别地，图8描绘了对于包括多个电容器的模数转换器系统(例如，图3的ADC)执行校准(例如背景校准)的方法500。例如，上面关于图4和5详细描述了图8的方法。

在图8中，例如图3的SAR逻辑220的控制器可将多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器(框502)。控制器可以将第一集群分组成电容器的第一组合，其具有用于表示至少第一位的标称第一权重，以及将第二集群分组成第一电容器的第一组合，其具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重(框504)。

ADC可以获取多个电容器中的至少一些上的模拟信号的第一采样(框506)。应该注意的是，在一些示例性实施方式中，在块502和504中的分组之前可以发生捕获。控制器可以从第一集群和第二集群中的一个中选择多个电容器的第一组合，并施加第一参考电压，例如正参考电压，并且从第一集群和第二集群中的另一个中选择多个电容器的第一组合并且施加第二参考电压，例如，负参考电压，其中施加第一参考电压的所选电容器的权重之和等于施加第二参考电压的所选电容器的权重之和(框508)。

例如图3的SAR逻辑220的控制器可以使用第一组合来执行模拟样本的第一模数转换以生成第一数字输出D1(框510)。ADC然后可以将第二参考电压施加到之前选择的第一参考电压被施加到的电容器，并且将第一参考电压施加到之前选择的第二参考电压被预先施加的电容器(框512)。

控制器可以使用电容器的第一组合以执行相同模拟样本的至少部分第二模数转换以生成第二数字输出D2(框514)，然后确定第一数字输出D1和第二数字输出D2之间的差异来生成多个电容器的第一误差的估计(框516)。

图9是描绘模数转换器系统中的背景校准的另一示例方法的流程图。特别地，图9描绘了对图3的模数转换器系统执行校准的方法600，该模数转换器系统包括具有第一多个电容器的电容式数模转换器和具有第二多个电容器的电容器组。例如，上面关于图6和图7详细描述了图9的方法。

在图9中，例如图3的SAR逻辑220的控制器可将第一多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器(框602)。控制器可以将第一集群分组为具有标称第一权重的电容器的第一组合，并且将第二集群分组为具有不同于标称第一权重的标称第二权重的电容器的第一组合(框604)。

ADC可以获取第一多个电容器中的至少一些上的模拟信号的第一采样(框606)。应该注意的是，在方框602和604中的分组之前可以进行采集。控制器可以从具有第一标称权重的电容器组的第二多个电容器中选择第一组电容器(框608)。

例如，图3的SAR逻辑220的控制器可以使用第一组合来执行模拟样本的第一模数转换，以生成第一数字输出D1(框610)。然后，控制器可以将第二参考电压施加到电容器的第一组合，并将第一参考电压施加到先前施加了第二参考电压的电容器组的先前选择的第一组电容器(框612)。

控制器可以使用电容器的第一组合以执行相同模拟样本的至少部分第二模数转换，以生成第二数字输出D2(框614)，然后确定第一数字输出D1和第二数字输出D2之间的差异来生成多个电容器的第一误差的估计(框616)。

各种注释

方面1包括对包括多个电容器的模数转换器系统执行校准的主旨(诸如方法、用于执行动作的构件、包括在由机器执行时使所述机器执行动作的指令的机器可读介质、或者配置为执行的设备)，所述主旨包括：在所述多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；将所述多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器；将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第一组合；从所述第一集群和所述第二集群之一中选择电容器的多个第一组合并施加第一参考电压，以及从所述第一集群和所述第二集群中的另一个选择电容器的多个第一组合并施加第二参考电压，其中施加所述第一参考电压的所选电容器的权重的总和等于施加所述第二参考电压的所选电容器的权重的总和；使用电容器的第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；将所述第二参考电压施加于已经施加所述第一参考电压的先前选择的电容器，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器；使用电容器的第一组合至少部分执行相同模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；和确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生多个电容器的第一误差的估计。

在方面2，方面1的主旨可任选地包括：将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第二组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第二组合；在所述多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第二样本；从所述第一集群和所述第二集群之一中选择电容器的多个第二组合并施加第一参考电压，以及从所述第一集群和所述第二集群中的另一个选择电容器的多个第二组合并施加第二参考电压，其中施加所述第一参考电压的所选电容器的权重的总和等于施加所述第二参考电压的所选电容器的权重的总和；使用电容器的第二组合执行所述第二模拟样本的第一模数转换以产生第三数字输出D3；将所述第二参考电压施加于已经施加所述第一参考电压的先前选择的电容器，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器；使用电容器的第二组合至少部分执行相同第二模拟样本的第二模数转换以产生第四数字输出D4；和确定所述第三数字输出D3和所述第四数字输出D4之间的差值以产生多个电容器的第二误差的估计。

在方面3，方面1-2中一项或多种所述的主旨可任选地包括：存储所述第一误差估计的表示与所述第一和第二集群中的所述电容器的多个第一组合之间的对应。

在方面4，方面1-3中一项或多种所述的主旨可任选地包括：对所确定的差值应用滤波器以改善估计误差。

在方面5，方面1-4中一项或多种所述的主旨可任选地包括：将代表第一误差的估计的模拟信号应用于所述模数转换器系统。

在方面6，方面1-4中一项或多种所述的主旨可任选地包括：将表示第一误差的估计的数字信号应用于数字输出。

在方面7，方面1-6中一项或多种所述的主旨可任选地包括：其中从所述第一集群和所述第二集群之一中选择电容器的多个第一组合包括：从所述第一集群和所述第二集群之一中动态选择电容器的多个第一组合。

在方面8，方面7所述的主旨可任选地包括：其中动态选择包括以下中的至少一种：随机选择、伪随机选择、桶形移位和确定性选择。

在方面9，方面1-8中一项或多种所述的主旨可任选地包括：其中将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第一组合包括：在电容式数模转换器中，将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第一组合。

在方面10，方面1-9中一项或多种所述的主旨可任选地包括：其中使用第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1包括：使用逐次逼近程序(SAR)算法来执行模拟样本的第一模数转换以使用第一组合来产生第一数字输出D1。

方面11包括对包括多个电容器的模数转换器系统执行校准的主旨(诸如方法、用于执行动作的构件、包括在由机器执行时使所述机器执行动作的指令的机器可读介质、或者配置为执行的设备)，所述主旨包括：在第一多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；将第一多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器；将所述第一集群分组为具有标称第一权重以接收所述第一参考电压的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于所述标称第一权重的标称第二权重的电容器的第一组合；从具有第一标称权重的电容器组的第二多个电容器中选择第一组的电容器并施加第二参考电压；使用第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；将所述第二参考电压施加于电容器的第一组合并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器组的电容器的第一组；使用电容器的第一组合至少部分执行相同的模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；和确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生多个电容器的第一误差的估计。

在方面12，方面11所述的主旨可任选地包括：将所述第一集群分组为具有标称第一权重以接收所述第一参考电压的电容器的第二组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于所述标称第一权重的标称第二权重的电容器的第二组合；在第一多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第二样本；从所述电容器组的第二多个电容器中选择电容器的第二组并施加第二参考电压；使用电容器的第二组合执行第二模拟样本的第二模数转换以产生第三数字输出D3；将所述第二参考电压施加于电容器的第二组合，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器组的电容器的第二组；使用电容器的第二组合至少部分执行相同第二模拟样本的第二模数转换以产生第四数字输出D4；和确定所述第三数字输出D3和所述第四数字输出D4之间的差值以产生多个电容器的第二误差的估计。

在方面13，方面11-12中一项或多种所述的主旨可任选地包括：存储所述第一误差估计的表示与来自第二多个电容器的电容器的第一组和来自第二多个电容器的电容器的第二组之间的对应。

在方面14，方面11-13中一项或多种所述的主旨可任选地包括：对所确定的差值应用滤波器以改善估计误差。

在方面15，方面11-14中一项或多种所述的主旨可任选地包括：将代表第一误差的估计的模拟信号应用于所述模数转换器系统。

在方面16，方面11-14中一项或多种所述的主旨可任选地包括：将表示第一误差的估计的数字信号应用于数字输出。

在方面17，方面11-16中一项或多种所述的主旨可任选地包括：其中从第二多个电容器选择电容器的第一组包括从第二多个电容器动态选择第一多个电容器。

在方面18，方面17所述的主旨可任选地包括：其中动态选择包括以下中的至少一种：随机选择、伪随机选择、桶形移位和确定性选择。

在方面19，方面11-18所述的主旨可任选地包括：其中使用第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1包括：使用逐次逼近程序(SAR)算法来执行模拟样本的第一模数转换以使用第一组合来产生第一数字输出D1。

方面20包括用于同步多个采样通道的主旨(诸如设备、系统、电路、装置或机器)，所述主旨包括：构件，用于在多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；构件，用于将所述多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器；构件，用于将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第一组合；构件，用于从所述第一集群和所述第二集群之一中选择电容器的多个第一组合并施加第一参考电压，以及从所述第一集群和所述第二集群中的另一个选择电容器的多个第一组合并施加不同的第二参考电压，其中施加所述第一参考电压的所选电容器的权重的总和等于施加所述第二参考电压的所选电容器的权重的总和；构件，用于使用第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；构件，用于将所述第二参考电压施加于已经施加所述第一参考电压的先前选择的电容器，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器；构件，用于使用电容器的第一组合至少部分执行相同的模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；以及构件，用于确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生多个电容器的第一误差的估计。

这里描述的每个非限制性方面或示例可以独立存在，或者可以以各种排列或与其他示例中的一个或多个的组合进行组合。

以上详细描述包括对形成详细描述的一部分的附图的参考。附图通过说明示出了可以实施本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也被称为“方面”或“示例”。这样的示例可以包括除了所示出或描述的那些之外的元件。然而，本发明人还考虑了仅提供所示或所述的那些元件的例子。此外，本发明人还考虑了使用所示或所述的那些元件(或其一个或多个方面)的任何组合或置换的示例，或者关于在此示出或描述的特定示例(或者其一个或多个方面)或其他示例(或其一个或多个方面)

例如，尽管阻抗元件和开关在附图中的输入端子和求和节点之间以一个顺序示出，但是这不应被解释为限制，因为在各种实施例中，阻抗元件和开关可以设置在按照本领域普通技术人员根据本文的教导的理解，可以保持相同的功能性能。另外，附图中的单个阻抗元件可以由多个不同的阻抗元件替代，同时保持相同的功能性能，并且根据本领域普通技术人员根据本文的教导的理解，图中的单个开关可以由多个不同的开关替换，同时保持相同的功能性能。

如果本文档与通过引用并入的任何文档之间的用法不一致，则以本文档中的用法为准。

在本文件中，如在专利文献中常见的那样，使用术语“一”或“一个”来包括一个或多于一个、独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法。在本文中，术语“或”用于指非排他性的或，例如“A或B”包括“A但不是B”、“B而不是A”、“A和B”，除非另有说明。在该文件中，术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包括”和“其中”的等同词。而且，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，也就是说，包括除权利要求中的这样的术语之后列出的要素之外的要素的系统、设备、物品、组合物、配方或过程仍然被认为落在该权利要求的范围内。此外，在下面的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标签，并不旨在对其对象施加数字要求。

这里描述的方法示例可以至少部分地是机器或计算机实现的。一些示例可以包括用指令编码的计算机可读介质或机器可读介质，所述指令可操作用于配置电子设备以执行如以上示例中所述的方法。这样的方法的实现可以包括代码，诸如微码、汇编语言代码、更高级别的语言代码等。这种代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令该代码可以形成计算机程序产品的一部分。此外，在一个示例中，代码可以有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上，诸如在执行期间或在其他时间。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或者其一个或多个方面)可以彼此组合使用。本领域普通技术人员在查看以上描述时可以使用其他实施例。摘要提供符合37C.F.R.§1.72(b)，让读者快速确定技术公开的性质。提交时的理解是，它不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在上面的具体实施方式中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应该被解释为意图是一个无人认领的披露功能是任何要求必不可少的。相反，本发明主旨可能在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求由此作为示例或实施例被并入到具体实施方式中，其中每个权利要求独立作为单独的实施例，并且可以预期这些实施例可以以各种组合或置换相互组合。本发明的范围应该参照所附权利要求以及这些权利要求的等同物的全部范围来确定。

Claims (22)

1.一种对包括多个电容器的模数转换器系统执行校准的方法，所述方法包括：

在所述多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；

将所述多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器；

从所述第一集群中选择电容器的组合并施加第一参考电压，以及从所述第二集群中选择电容器的组合并施加不同的第二参考电压；

执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；

将所述第二参考电压施加于已经施加所述第一参考电压的先前选择的电容器，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器；

至少部分执行相同的模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；和

确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生多个电容器中的至少一个的第一误差的估计。

2.权利要求21所述的方法，还包括：

将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第二组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第二组合；

在所述多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第二样本；

从所述第一集群和所述第二集群之一中选择电容器的多个第二组合并施加第一参考电压，以及从所述第一集群和所述第二集群中的另一个选择电容器的多个第二组合并施加第二参考电压，其中施加所述第一参考电压的所选电容器的权重的总和等于施加所述第二参考电压的所选电容器的权重的总和；

使用电容器的第二组合执行所述第二模拟样本的第一模数转换以产生第三数字输出D3；

将所述第二参考电压施加于已经施加所述第一参考电压的先前选择的电容器，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器；

使用电容器的第二组合至少部分执行相同第二模拟样本的第二模数转换以产生第四数字输出D4；和

确定所述第三数字输出D3和所述第四数字输出D4之间的差值以产生多个电容器的第二误差的估计。

3.权利要求1所述的方法，还包括：

存储所述第一误差估计的表示与所述第一和第二集群中的所述电容器的多个组合中的至少一个之间的对应。

4.权利要求1所述的方法，还包括:

对所确定的差值应用滤波器以改善估计的第一误差。

5.权利要求1所述的方法，还包括:

将代表第一误差的估计的模拟信号应用于所述模数转换器系统。

6.权利要求1所述的方法，还包括:

将表示第一误差的估计的数字信号应用于数字输出。

7.权利要求1所述的方法，其中从所述第一集群中选择电容器的组合包括：所述第一集群中动态选择电容器的组合。

8.权利要求7所述的方法，其中动态选择包括以下中的至少一种：随机选择、伪随机选择、桶形移位和确定性选择。

9.权利要求21所述的方法，其中将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第一组合包括：

在电容式数模转换器中，将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第一组合。

10.权利要求1所述的方法，其中执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1包括：

使用逐次逼近程序(SAR)算法来执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1。

11.一种对模数转换器系统执行校准的方法，所述模数转换器系统包括具有电容器的电容式数模转换器(DAC)和具有电容器的电容器组，所述方法包括：

在DAC电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；

将所述DAC电容器分组为至少第一集群和第二集群；

在所述第一集群中选择电容器的组合并施加第一参考电压；

在所述电容器组中选择电容器的组合并施加不同的第二参考电压；

使用选择的组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；

将所述第二参考电压施加于所述第一集群中电容器的先前选择的组合，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的电容器组中电容器的先前选择的组合；

使用电容器的选择的组合至少部分执行相同的模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；和

确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生电容器组和DAC中电容器的至少一个的第一误差的估计。

12.权利要求22所述的方法，还包括:

将所述第一集群分组为具有标称第一权重以接收所述第一参考电压的电容器的第二组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于所述标称第一权重的标称第二权重的电容器的第二组合；

在第一多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第二样本；

从所述电容器组的第二多个电容器中选择电容器的第二组并施加第二参考电压；

使用电容器的第二组合执行第二模拟样本的第二模数转换以产生第三数字输出D3；

将所述第二参考电压施加于电容器的第二组合，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器组的电容器的第二组；

使用电容器的第二组合至少部分执行相同第二模拟样本的第二模数转换以产生第四数字输出D4；和

确定所述第三数字输出D3和所述第四数字输出D4之间的差值以产生多个电容器的第二误差的估计。

13.权利要求11所述的方法，还包括：

存储所述第一误差估计的表示与所述电容器的选择的组合之间的对应。

14.权利要求11所述的方法，还包括：

对所确定的差值应用滤波器以改善估计的第一误差。

15.权利要求11所述的方法，还包括：

将代表第一误差的估计的模拟信号应用于所述模数转换器系统。

16.权利要求11所述的方法，还包括:

将表示第一误差的估计的数字信号应用于数字输出。

17.权利要求11所述的方法，其中在所述电容器组中选择电容器的组合包括：在所述电容器组中动态选择电容器的组合。

18.权利要求17所述的方法，其中动态选择包括以下中的至少一种：随机选择、伪随机选择、桶形移位和确定性选择。

19.权利要求11所述的方法，其中使用选择的组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1包括：

使用逐次逼近程序(SAR)算法来执行模拟样本的第一模数转换以使用选择的组合来产生第一数字输出D1。

20.对模数转换器系统执行校准的系统，所述模数转换器系统包括具有电容器的电容式数模转换器(DAC)和具有电容器的电容器组，所述系统包括：

构件，用于在DAC电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本；

构件，用于将所述DAC电容器分组为至少第一集群和第二集群；

构件，用于在所述第一集群中选择电容器的组合并施加第一参考电压；

构件，用于在所述电容器组中选择电容器的组合并施加不同的第二参考电压；

构件，用于使用选择的组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1；

构件，用于将所述第二参考电压施加于所述第一集群中电容器的先前选择的组合，并将所述第一参考电压施加于电容器组中电容器的先前选择的组合；

构件，用于使用电容器的选择的组合至少部分执行相同的模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2；和

构件，用于确定所述第一数字输出D1和所述第二数字输出D2之间的差值以产生电容器组和DAC中电容器的至少一个的第一误差的估计。

21.权利要求1所述的方法，包括：

将所述第一集群分组为具有用于表示至少第一位的标称第一权重的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于标称第一权重的用于表示至少第二位的标称第二权重的电容器的第一组合，

其中从所述第一集群中选择电容器的组合并施加第一参考电压、以及从所述第二集群中选择电容器的组合并施加不同的第二参考电压包括：从所述第一集群和所述第二集群之一中选择电容器的多个第一组合并施加第一参考电压，以及从所述第一集群和所述第二集群中的另一个选择电容器的多个第一组合并施加不同的第二参考电压，其中施加所述第一参考电压的所选电容器的权重的总和等于施加所述第二参考电压的所选电容器的权重的总和，

其中执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1包括使用第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1，和

其中至少部分执行相同模拟样本的第二模数转换以产生第二数字输出D2包括使用第一组合执行模拟样本的第一模数转换以产生第一数字输出D1。

22.权利要求11所述的方法，包括：

将所述第一集群分组为具有标称第一权重以接收所述第一参考电压的电容器的第一组合，以及将所述第二集群分组为具有不同于所述标称第一权重的标称第二权重的电容器的第一组合，

其中DAC中的电容器包括第一多个电容器，

其中电容器组中的电容器包括第二多个电容器，

其中在DAC电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本包括：在第一多个电容器中的至少一些上获取模拟信号的第一样本，

其中将所述DAC电容器分组为至少第一集群和第二集群包括：将所述第一多个电容器分组为至少第一集群的电容器和第二集群的电容器，

其中在所述第一集群中选择电容器的组合并施加第一参考电压包括：从具有第一标称权重的电容器组的第二多个电容器中选择第一组的电容器并施加第二参考电压，

其中在所述电容器组中选择电容器的组合并施加不同的第二参考电压包括：从具有第一标称权重的电容器组的第二多个电容器中选择第一组的电容器并施加第二参考电压，和

其中将所述第二参考电压施加于所述第一集群中电容器的先前选择的组合，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的电容器组中电容器的先前选择的组合包括：将所述第二参考电压施加于电容器的第一组合，并将所述第一参考电压施加于先前已经施加所述第二参考电压的先前选择的电容器组的电容器的第一组。