CN110995265A - 模数转换器失调误差自动校准方法及系统 - Google Patents

模数转换器失调误差自动校准方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110995265A
CN110995265A CN201911368168.7A CN201911368168A CN110995265A CN 110995265 A CN110995265 A CN 110995265A CN 201911368168 A CN201911368168 A CN 201911368168A CN 110995265 A CN110995265 A CN 110995265A
Authority
CN
China
Prior art keywords
calibration
data
voltage comparator
circuit
analog
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911368168.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110995265B (zh
Inventor
李琪林
张辉
李丹
王海军
耿云健
高远
王紫琪
崔宗伟
施天煜
丁宗文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Beiling Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Beiling Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Beiling Co Ltd filed Critical Shanghai Beiling Co Ltd
Priority to CN201911368168.7A priority Critical patent/CN110995265B/zh
Publication of CN110995265A publication Critical patent/CN110995265A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110995265B publication Critical patent/CN110995265B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1009Calibration
    • H03M1/1028Calibration at two points of the transfer characteristic, i.e. by adjusting two reference values, e.g. offset and gain error

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

本发明公开了一种模数转换器失调误差自动校准系统及方法,其中系统包括模数转换器失调误差自动校准系统包括模数转换器和校准模块,模数转换器包括并行的若干路电压比较器电路和冗余的电压比较器电路;在模数转换器工作过程中,校准模块用于控制模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准。本发明通过在电压比较器阵列的电压比较器电路增加冗余的电压比较器电路,将需要校准的电压比较器电路通过校准模块选择出来进行校准,其他的电压比较器电路继续正常工作,使校准不影响模数转换器的正常工作,以确保模数转换器的转换精度保持稳定。

Description

模数转换器失调误差自动校准方法及系统
技术领域
本发明涉及电子领域,尤其涉及一种模数转换器失调误差自动校准方法及系统。
背景技术
模数转换器(ADC)是将模拟信号转换为数字信号,以实现数字信号处理取代传统的模拟信号处理。
针对不同应用领域的需求,开发出了不同结构类型的模数转换器,例如全并行(Flash)模数转换器,两部式(Two_step)模数转换器,折叠插值型(Folding andInterpolation)模数转换器、流水线型(Pipeline)模数转换器等,这些结构的模数转换器都需要用到两个以上的电压比较器组成的电压比较器阵列来实现对输入信号的电压阈值判断,以将输入信号转换得到对应的数字信号。
电压比较器是模数转换器量化的核心模块,电压比较器的失调电压会影响模数转换器的转换精度,为保证模数转换器的转换精度,需对各个比较器的失调电压进行校准。
校准电压比较器通常使用的校准方法有多种方法,有的在每次比较前将输入短接,将输出失调电压存储在输出电容上,则在比较时,其等效输入失调电压可视为零,但这种方法会增加比较器的电容负载,降低比较器的速度,进而限制了模数转换器的速度。有的采用双输入结构,短接比较信号的主输入端,通过反馈电路,将输出逻辑转换成输入失调电压反馈到另一对辅助输入端,形成负反馈控制环路,多次比较后,当电压比较器的输出在0、1之间稳定变化时,校准完成。但此种方法在校准的过程中,电压比较器无法正常工作,通常都是在模数转换器上电时对电压比较器统一进行一次性校准,若长时间工作后,失调电压会因温度,电压,老化等产生变化,导致模数转换器的转换精度降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在对模数转换器校准的过程中,电压比较器无法正常工作以及在后续工作过程中,电压比较器易受环境的影响而导致转换精度降低的缺陷,提供一种模数转换器失调误差自动校准方法及系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
一种模数转换器失调误差自动校准系统,所述模数转换器失调误差自动校准系统包括模数转换器和校准模块,所述模数转换器包括并行的若干路电压比较器电路和冗余的电压比较器电路;
在所述模数转换器工作过程中,所述校准模块用于控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准。
优选地,所述校准模块还用于按照预设校准顺序依次校准所述模数转换器中的其他电压比较器电路。
优选地,所述电压比较器电路包括输出端和参考电压端,所述模数转换器包括若干级参考电压端,所述参考电压端与所述电压比较器电路相对应,所述参考电压端用于输出参考电压给对应的所述参考电压输入端,所述校准模块包括若干第一数据选择器、若干第二数据选择器和控制电路;
所述第一数据选择器包括第一数据输入端、第二数据输入端、第一数据选择端和第一数据输出端,每相邻的两个所述第一数据选择器的第一数据输入端和所述第二数据输入端电连接至对应的所述参考电压端,所述第一数据输出端与所述参考电压输入端电连接;
所述第二数据选择器包括第三数据输入端、第四数据输入端、第二数据选择端和第二数据输出端,每相邻的两个所述第二数据选择器的第三数据输入端和所述第四数据输入端电连接至所述输出端,所述第二数据输出端用于输出对应所述电压比较器电路的输出结果;
所述控制电路用于发送控制信号至所述第一数据选择端和所述第二数据选择端以选择所述校准电路。
优选地,所述校准电路包括若干短接开关,所述短接开关与所述电压比较器电路相对应,所述电压比较器电路包括采样电容和电压比较器,所述第一数据输出端与所述采样电容的一端电连接,所述采样电容的另一端与所述电压比较器的输入端电连接,所述电压比较器的输入端和所述采样电容的另一端通过所述短接开关将输入短接;
所述控制电路还用于发送所述控制信号至所述短接开关,以在所述校准电路上的所述短接开关闭合。
优选地,所述电压比较器电路还包括输入电压端、第一开关、第二开关;所述电压输入端通过所述第一开关与所述采样电容的一端电连接,所述第一数据输出端通过所述第二开关与所述采样电容的一端电连接,所述采样电容的另一端通过所述第二开关接地,所述电压比较器的输出端与所述输出端电连接。
优选地,所述控制信号包括第一控制信号,所述控制电路还用于发送所述第一控制信号至所述第一数据选择端,以在所述第一数据输入端和所述第二数据输入端中作选择,所述第一数据输入端和所述第二数据输入端用于根据所述第一控制信号控制对应的所述校准电路;
和/或,所述控制信号还包括第二控制信号,所述控制电路还用于发送所述第二控制信号至所述第二数据选择端,所述第二数据选择端用于根据所述第二控制信号选择输出码;
和/或,所述控制信号还包括第三控制信号,所述控制电路还用于发送所述第三控制信号至所述短接开关,所述短接开关用于根据所述第三控制信号对所述校准电路进行校准。
一种模数转换器失调误差自动校准方法,模数转换器失调误差自动校准方法利用权利要求1中的所述模数转换器失调误差自动校准系统实现,所述模数转换器失调误差自动校准方法包括:
在所述模数转换器工作过程中,所述校准模块控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准。
优选地,所述校准模块控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准的步骤之后还包括:
所述校准模块按照预设校准顺序依次校准所述模数转换器中的其他电压比较器电路。
优选地,所述电压比较器电路包括输出端和参考电压端,所述模数转换器包括若干级参考电压端,所述参考电压端与所述电压比较器电路相对应,所述参考电压端用于输出参考电压给对应的所述参考电压输入端,所述校准模块包括若干第一数据选择器、若干第二数据选择器和控制电路;
所述第一数据选择器包括第一数据输入端、第二数据输入端、第一数据选择端和第一数据输出端,每相邻的两个所述第一数据选择器的第一数据输入端和所述第二数据输入端电连接至对应的所述参考电压端,所述第一数据输出端与所述参考电压输入端电连接;
所述第二数据选择器包括第三数据输入端、第四数据输入端、第二数据选择端和第二数据输出端,每相邻的两个所述第二数据选择器的第三数据输入端和所述第四数据输入端电连接至所述输出端,所述第二数据输出端用于输出对应所述电压比较器电路的输出结果;
所述校准模块控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准的步骤包括:
所述控制电路发送控制信号至所述第一数据选择端和所述第二数据选择端;
所述第一数据选择端和所述第二数据选择端根据所述控制信号选择所述校准电路。
优选地,所述校准电路包括若干短接开关,所述短接开关与所述电压比较器电路相对应,所述电压比较器电路包括采样电容和电压比较器,所述第一数据输出端与所述采样电容的一端电连接,所述采样电容的另一端与所述电压比较器的输入端电连接,所述电压比较器的输入端和所述采样电容的另一端通过所述短接开关将输入短接;
所述校准模块控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准的步骤还包括:
所述控制电路发送所述控制信号至所述短接开关,以在所述校准电路上的所述短接开关闭合。
优选地,所述电压比较器电路还包括输入电压端、第一开关、第二开关;所述电压输入端通过所述第一开关与所述采样电容的一端电连接,所述第一数据输出端通过所述第二开关与所述采样电容的一端电连接,所述采样电容的另一端通过所述第二开关接地,所述电压比较器的输出端与所述输出端电连接。
优选地,所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号,所述第一数据选择端和所述第二数据选择端根据所述控制信号选择所述校准电路的步骤包括:
所述控制电路用于发送所述第一控制信号至所述第一数据选择端,以在所述第一数据输入端和所述第二数据输入端中作选择,所述第一数据输入端和所述第二数据输入端用于根据所述第一控制信号控制对应的所述校准电路;
所述控制电路还用于发送所述第二控制信号至所述第二数据选择端,所述第二数据选择端根据所述第二控制信号选择输出码;
和/或,所述控制信号还包括第三控制信号,所述控制电路还发送所述第三控制信号至所述短接开关,所述短接开关根据所述第三控制信号对所述校准电路进行校准。
本发明的积极进步效果在于:
本发明通过在电压比较器阵列的电压比较器电路增加冗余的电压比较器电路,将需要校准的电压比较器电路通过校准模块选择出来进行校准,其他的电压比较器电路继续正常工作,使校准不影响模数转换器的正常工作,同样的方式,再按照预设校准顺序比如说循环的方式,将所有电压比较器进行循环校准,使各电压比较器的失调电压在模数转换器正常工作时周期性更新,这能确保模数转换器的转换精度保持稳定。
附图说明
图1为本发明实施例1的模数转换器失调误差自动校准系统的模块示意图。
图2为本发明实施例2的模数转换器失调误差自动校准系统现有技术中并行模数转换器的结构示意图。
图3为本发明实施例2的模数转换器失调误差自动校准系统的部分电路结构示意图。
图4为本发明实施例2的模数转换器失调误差自动校准系统的校准模块的模块示意图。
图5为本发明实施例3的模数转换器失调误差自动校准方法的流程图。
图6为本发明实施例3的模数转换器失调误差自动校准方法的步骤31 的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种模数转换器失调误差自动校准系统,如图1所示,本实施例中的模数转换器失调误差自动校准系统包括模数转换器01和校准模块02,所述模数转换器包括并行的若干路电压比较器电路011和电压比较器电路011的冗余电压比较器电路012。
在模数转换器工作过程中,校准模块02用于控制模数转换器中的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准。
校准模块02还用于按照预设校准顺序依次校准电压比较器阵列中的其他电压比较器电路。
本实施例的通过在电压比较器阵列中,在原来的电压比较器电路基础上增加冗余比较器电路,将需要校准的电压比较器电路通过校准模块选择出来进行校准,其他的电压比较器电路继续正常工作,使校准不影响模数转换器的正常工作,同样的方式,再按照预设校准顺序比如说循环的方式,将所有电压比较器进行循环校准,使各电压比较器的失调电压在模数转换器正常工作时周期性更新,这能确保模数转换器的转换精度保持稳定,从而避免电压比较器易受环境的影响而导致转换精度降低的缺陷。
实施例2
本实施例提供一种模数转换器失调误差自动校准系统,本实施例与实施例1相比,其区别在于,本实施例以具体以16位并行模数转换器为例,现有的16位并行模数转换器的电路结构如图2所示,16位并行ADC包括电阻分压器1、电压比较器电路2、寄存器3及编码器4组成,其中电压比较器电路2共有16路,并行连接形成阵列,每路比较器电路均连接Vin电压输入端,以及开关21、开关22、采样电容23、开关24、电压比较器25C0- C15。
电阻分压器1中的R0-R15这15个电阻将参考电压Vref分成16个等级的分压值Vth0-Vth15,其分别与16路的电压比较器电路2相对应。
输入电压端Vin通过开关21与采样电容23的一端电连接,Vref的对应分压通过开关22与采样电容23的一端电连接,采样电容23的另一端通过开关24接地,电压比较器25的输出端输出结果Di(其中i为0-15)至寄存器3。
各电压比较器电路2用于分别比较Vin和Vref的大小,开关21和24同时导通,输入Vin到采样电容23,开关24断开,随后21断开,采样电容保存Vin的电压值,随后22导通,输入Vref的对应分压值到采样电容23,由于此时开关24断开,其上电压会随Vin与Vref分压的差值而改变,比较器25判断此差值的正负来实现比较Vin和Vref的大小的功能。
电压比较器25的输出状态由寄存器3存储,经编码器4编码,得到数字量输出。
如图3所示,本实施例与现有的电压比较器电路相比,模数转换器01包括现有的电压比较器电路2,还包括一路冗余的电压比较器2,即总共包括 17路电压比较器电路,电压比较器电路2包括参考电压输入端20和输出端 26。
校准模块01包括若干第一数据选择器011、若干第二数据选择器012、若干短接开关013和控制电路014,
第一数据选择器011与电压比较器电路2相对应,第一数据选择器011 包括第一数据输入端0111、第二数据输入端0112、第一数据选择端0113和第一数据输出端0114,每相邻的两个第一数据选择器011的第一数据输入端 0111和第二数据输入端0112电连接至对应的参考电压端Vth[i],i为0-16,第一数据输出端0114与开关22电连接,Vin与开关21电连接。
第二数据选择器012包括第三数据输入端0121、第四数据输入端0122、第二数据选择端0123和第二数据输出端0124,每相邻的两个第二数据选择器012的第三数据输入端0121和第四数据输入端0122电连接至输出端26,第二数据输出端0124用于输出对应电压比较器电路的输出结果。
短接开关013与电压比较器电路2相对应,电压比较器25的输入端和采样电容24的另一端通过短接开关013将输入短接;
控制电路014用于发送控制信号至第一数据选择端011、第二数据选择端012以及短接开关013以选择其中一相应的电压比较器电路作为校准电路。
下面对具体的控制信号的校准时序进行说明:
控制信号包括第一控制信号sel_vth,第二控制信号sel_atz,第三控制信号sel_doutut,在电压比较器电路的输入端,第一控制信号sel_vth用于控制第一数字选择器,以使电压比较器电路在相邻的两个阈值电压上做选择,当阵列中的一个电压比较器电路冗余出来做校准时,假如第一控制信号sel_vth为11X000…0,如图3中箭头指向为电压信号流向,对应选择第3路电压比较器电路作为校准电路,其它电压比较器电路的阈值电压能做相应的平移,使并行ADC能正常工作进行转换。第二控制信号sel_atz 用于将所选择的进行校准的电压比较器电路中的比较器输入短接,sel_atz 中的指示信号ATZ根据比较器输出更新并存储校准值;在电压比较器电路的输出端通过第三控制信号sel_doutut选择输出码,避开当前校准的电压比较器电路即第3路的输出。
本实施例的关键是要调节好sel_vth、sel_atz、sel_doutut以及相关校准电路的时序,使得在选择冗余的电路比较器电路进行校准的同时,不影响并行ADC的正常工作。
图4是校准时序的产生逻辑框图,校准模块包括分频单元10和计数单元11,分频单元10通过一个4位控制信号ctrl<3:0>产生一个周期可变的时钟clk_tc_var,其周期在1Ts(采样周期)~16Ts之间可变,其中Ts是并行 ADC的采样周期。此时钟再通过计数单元11(Mod(模式)-17计数器) 逐步计数,产生在00000~10000之间循环变化的数dqn<4:0>,每个数的时长对应于计数时clk_tc_var的周期值,即每个数的时长可在1Ts~16Ts之间变换。dqn<4:0>再通过控制电路产生控制信号以选择这17个电压比较器电路中对应的那路电压比较器电路进行校准,即产生控制信号
sel_vth<16:0>、sel_atz<16:0>、sel_doutut<16:0>。
ctrl<3:0>信号控制时钟clk_tc_var的周期,进而控制每个dqn<4:0>数据的时长,从而决定每次选择冗余的电压比较器电路校准时相应的校准次数。
校准模块的校准逻辑序列表如表1所示,d4~d0表示dqn<4:0>,首先将 dqn<3:0>通过一个4-16译码器将4位数据译成16位的温度计码,再按位取反得到d<16:1>,当dqn<4>为1时,复位d<16:1>为0,表中增加一个常高的d<0>凑齐d<16:0>来表征17个电压比较器电路的状态。
表1:校准模块的校准逻辑序列表
Figure RE-GDA0002393362200000101
表中d<16:1>可以直接触发得到sel_vth<15:0>,再补充一个sel_vth<16>=0,凑足sel_vth<16:0>共17个数分别表示17个电压比较器电路阈值电压选择。表中[d0-d16]中方框中的1表示了sel_vth<16:0>序列中0、1切换的位置,对应比较器阵列中各电压比较器电路进行校准的冗余电压比较器电路。校准模块通过组合逻辑检测出这些sel_vth<16:0>序列中0、1切换的位置并得到一组独热码sel_atz<16:0>,sel_atz<16:0>选择这17个比较器中一个进行校准,对应于表1中comp的序号。当sel_atz<i>=1,其中(i为0-16),i对应的电压比较器输入短路,开始对其输出值进行积分,并将积分电压存储在采样电容上并反馈到输入端,开关电容积分次数由sel_atz<i>=1的时长整除采样周期Ts决定,即由ctrl<3:0>控制信号决定。sel_dout<16:0>等于sel_vth<16: 0>,使比较器的输出选择同步于阈值电压的选择,避开进行自校准的冗余电压比较器电路,实现并行ADC校准的同时还可以正常工作。
实施例3
本实施例提供一种模数转换器失调误差自动校准方法,模数转换器失调误差自动校准方法利用实施例2中的模数转换器失调误差自动校准系统实现,模数转换器失调误差自动校准方法包括:
步骤31、在模数转换器工作过程中,校准模块控制模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准;
具体包括:
步骤311、控制电路发送控制信号至第一数据选择端和第二数据选择端;
更具体的,控制信号包括第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号,步骤311包括:
控制电路发送第一控制信号至第一数据选择端,控制电路发送第二控制信号至第二数据选择端,第一数据选择端和第二数据选择端根据控制信号选择校准电路。
步骤312包括:
第一数据选择端在第一数据输入端和第二数据输入端中作选择,第二数据选择端根据第二控制信号选择输出码。
步骤313、控制电路发送控制信号至短接开关,以在校准电路上的短接开关闭合。
控制电路发送第三控制信号至短接开关;
短接开关根据第三控制信号对校准电路进行校准。
步骤32、校准模块按照预设校准顺序依次校准模数转换器中的其他电压比较器电路。
下面对具体的控制信号的校准时序进行说明:
控制信号包括第一控制信号sel_vth,第二控制信号sel_atz,第三控制信号sel_doutut,在电压比较器电路的输入端,第一控制信号sel_vth用于控制第一数字选择器,以使电压比较器电路在相邻的两个阈值电压上做选择,当阵列中的一个电压比较器电路冗余出来做校准时,假如第一控制信号sel_vth为11X000…0,如图3中箭头指向为电压信号流向,对应选择第3路电压比较器电路作为校准电路,其它电压比较器电路的阈值电压能做相应的平移,使并行ADC能正常工作进行转换。第二控制信号sel_atz 用于将所选择的进行校准的电压比较器电路中的比较器输入短接,sel_atz 中的指示信号ATZ根据比较器输出更新并存储校准值;在电压比较器电路的输出端通过第三控制信号sel_doutut选择输出码,避开当前校准的电压比较器电路即第3路的输出。
本实施例的关键是要调节好sel_vth、sel_atz、sel_doutut以及相关校准电路的时序,使得在选择冗余的电路比较器电路进行校准的同时,不影响并行ADC的正常工作。
图4是校准时序的产生逻辑框图,校准模块包括分频单元10和计数单元11,分频单元10通过一个4位控制信号ctrl<3:0>产生一个周期可变的时钟clk_tc_var,其周期在1Ts(采样周期)~16Ts之间可变,其中Ts是并行 ADC的采样周期。此时钟再通过计数单元11(Mod(模式)-17计数器) 逐步计数,产生在00000~10000之间循环变化的数dqn<4:0>,每个数的时长对应于计数时clk_tc_var的周期值,即每个数的时长可在1Ts~16Ts之间变换。dqn<4:0>再通过控制电路产生控制信号以选择这17个电压比较器电路中对应的那路电压比较器电路进行校准,即产生控制信号
sel_vth<16:0>、sel_atz<16:0>、sel_doutut<16:0>。
ctrl<3:0>信号控制时钟clk_tc_var的周期,进而控制每个dqn<4:0>数据的时长,从而决定每次选择冗余的电压比较器电路校准时相应的校准次数。
校准模块的校准逻辑序列表如表1所示,d4~d0表示dqn<4:0>,首先将 dqn<3:0>通过一个4-16译码器将4位数据译成16位的温度计码,再按位取反得到d<16:1>,当dqn<4>为1时,复位d<16:1>为0,表中增加一个常高的d<0>凑齐d<16:0>来表征17个电压比较器电路的状态。
表1:校准模块的校准逻辑序列表
Figure RE-GDA0002393362200000131
表1中d<16:1>可以直接触发得到sel_vth<15:0>,再补充一个 sel_vth<16>=0,凑足sel_vth<16:0>共17个数分别表示17个电压比较器电路阈值电压选择。表中[d0-d16]中方框中的1表示了sel_vth<16:0>序列中0、 1切换的位置,对应比较器阵列中各电压比较器电路进行校准的冗余电压比较器电路。校准模块通过组合逻辑检测出这些sel_vth<16:0>序列中0、1切换的位置并得到一组独热码sel_atz<16:0>,sel_atz<16:0>选择这17个比较器中一个进行校准,对应于表1中comp的序号。当sel_atz<i>=1,其中(i为 0-16),i对应的电压比较器输入短路,开始对其输出值进行积分,并将积分电压存储在采样电容上并反馈到输入端,开关电容积分次数由sel_atz<i>=1 的时长整除采样周期Ts决定,即由ctrl<3:0>控制信号决定。sel_dout<16:0> 等于sel_vth<16:0>,使比较器的输出选择同步于阈值电压的选择,避开进行自校准的冗余电压比较器电路,实现并行ADC校准的同时还可以正常工作。
本实施例的通过在电压比较器阵列中,在原来的电压比较器电路基础上增加冗余比较器电路,将需要校准的电压比较器电路通过校准模块选择出来进行校准,其他的电压比较器电路继续正常工作,使校准不影响模数转换器的正常工作,同样的方式,再按照预设校准顺序比如说循环的方式,将所有电压比较器进行循环校准,使各电压比较器的失调电压在模数转换器正常工作时周期性更新,这能确保模数转换器的转换精度保持稳定,从而避免电压比较器易受环境的影响而导致转换精度降低的缺陷。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种模数转换器失调误差自动校准系统,其特征在于,所述模数转换器失调误差自动校准系统包括模数转换器和校准模块,所述模数转换器包括并行的若干路电压比较器电路和冗余的电压比较器电路;
在所述模数转换器工作过程中,所述校准模块用于控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准。
2.如权利要求1所述的模数转换器失调误差自动校准系统,其特征在于,所述校准模块还用于按照预设校准顺序依次校准所述模数转换器中的其他电压比较器电路。
3.如权利要求1所述的模数转换器失调误差自动校准系统,其特征在于,所述电压比较器电路包括输出端和参考电压输入端,所述模数转换器包括若干级参考电压端,所述参考电压端与所述电压比较器电路相对应,所述参考电压端用于输出参考电压给对应的所述参考电压输入端,所述校准模块包括若干第一数据选择器、若干第二数据选择器和控制电路;
所述第一数据选择器包括第一数据输入端、第二数据输入端、第一数据选择端和第一数据输出端,每相邻的两个所述第一数据选择器的第一数据输入端和所述第二数据输入端电连接至对应的所述参考电压端,所述第一数据输出端与所述参考电压输入端电连接;
所述第二数据选择器包括第三数据输入端、第四数据输入端、第二数据选择端和第二数据输出端,每相邻的两个所述第二数据选择器的第三数据输入端和所述第四数据输入端电连接至所述输出端,所述第二数据输出端用于输出对应所述电压比较器电路的输出结果;
所述控制电路用于发送控制信号至所述第一数据选择端和所述第二数据选择端以选择所述校准电路。
4.如权利要求3所述的模数转换器失调误差自动校准系统,其特征在于,所述校准电路包括若干短接开关,所述短接开关与所述电压比较器电路相对应,所述电压比较器电路包括采样电容和电压比较器,所述第一数据输出端与所述采样电容的一端电连接,所述采样电容的另一端与所述电压比较器的输入端电连接,所述电压比较器的输入端和所述采样电容的另一端通过所述短接开关进行输入短接;
所述控制电路还用于发送所述控制信号至所述短接开关,以在所述校准电路上的所述短接开关闭合。
5.如权利要求4所述的模数转换器失调误差自动校准系统,其特征在于,所述电压比较器电路还包括输入电压端、第一开关、第二开关;所述电压输入端通过所述第一开关与所述采样电容的一端电连接,所述第一数据输出端通过所述第二开关与所述采样电容的一端电连接,所述采样电容的另一端通过所述第二开关接地,所述电压比较器的输出端与所述输出端电连接。
6.如权利要求4所述的模数转换器失调误差自动校准系统,其特征在于,所述控制信号包括第一控制信号,所述控制电路还用于发送所述第一控制信号至所述第一数据选择端,以在所述第一数据输入端和所述第二数据输入端中作选择,所述第一数据输入端和所述第二数据输入端用于根据所述第一控制信号控制对应的所述校准电路;
和/或,所述控制信号还包括第二控制信号,所述控制电路还用于发送所述第二控制信号至所述第二数据选择端,所述第二数据选择端用于根据所述第二控制信号选择输出码;
和/或,所述控制信号还包括第三控制信号,所述控制电路还用于发送所述第三控制信号至所述短接开关,所述短接开关用于根据所述第三控制信号对所述校准电路进行校准。
7.一种模数转换器失调误差自动校准方法,其特征在于,模数转换器失调误差自动校准方法利用权利要求1中的所述模数转换器失调误差自动校准系统实现,所述模数转换器失调误差自动校准方法包括:
在所述模数转换器工作过程中,所述校准模块控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准。
8.如权利要求7所述的模数转换器失调误差自动校准方法,其特征在于,所述校准模块控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准的步骤之后还包括:
所述校准模块按照预设校准顺序依次校准所述模数转换器中的其他电压比较器电路。
9.如权利要求7所述的模数转换器失调误差自动校准方法,其特征在于,所述电压比较器电路包括输出端和参考电压输入端,所述模数转换器包括若干级参考电压端,所述参考电压端与所述电压比较器电路相对应,所述参考电压端用于输出参考电压给对应的所述参考电压输入端,所述校准模块包括若干第一数据选择器、若干第二数据选择器和控制电路;
所述第一数据选择器包括第一数据输入端、第二数据输入端、第一数据选择端和第一数据输出端,每相邻的两个所述第一数据选择器的第一数据输入端和所述第二数据输入端电连接至对应的所述参考电压端,所述第一数据输出端与所述参考电压输入端电连接;
所述第二数据选择器包括第三数据输入端、第四数据输入端、第二数据选择端和第二数据输出端,每相邻的两个所述第二数据选择器的第三数据输入端和所述第四数据输入端电连接至所述输出端,所述第二数据输出端用于输出对应所述电压比较器电路的输出结果;
所述校准模块控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准的步骤包括:
所述控制电路发送控制信号至所述第一数据选择端和所述第二数据选择端;
所述第一数据选择端和所述第二数据选择端根据所述控制信号选择所述校准电路。
10.如权利要求9所述的模数转换器失调误差自动校准方法,其特征在于,所述校准电路包括若干短接开关,所述短接开关与所述电压比较器电路相对应,所述电压比较器电路包括采样电容和电压比较器,所述第一数据输出端与所述采样电容的一端电连接,所述采样电容的另一端与所述电压比较器的输入端电连接,所述电压比较器的输入端和所述采样电容的另一端通过所述短接开关进行输入短接;
所述校准模块控制所述模数转换器的电压比较器电路中的其中一路作为校准电路进行校准的步骤还包括:
所述控制电路发送所述控制信号至所述短接开关,以在所述校准电路上的所述短接开关闭合。
11.如权利要求10所述的模数转换器失调误差自动校准方法,其特征在于,所述电压比较器电路还包括输入电压端、第一开关、第二开关;所述电压输入端通过所述第一开关与所述采样电容的一端电连接,所述第一数据输出端通过所述第二开关与所述采样电容的一端电连接,所述采样电容的另一端通过所述第二开关接地,所述电压比较器的输出端与所述输出端电连接。
12.如权利要求10所述的模数转换器失调误差自动校准方法,其特征在于,所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号,所述第一数据选择端和所述第二数据选择端根据所述控制信号选择所述校准电路的步骤包括:
所述控制电路发送所述第一控制信号至所述第一数据选择端,以在所述第一数据输入端和所述第二数据输入端中作选择,所述第一数据输入端和所述第二数据输入端根据所述第一控制信号控制对应的所述校准电路;
所述控制电路还发送所述第二控制信号至所述第二数据选择端,所述第二数据选择端根据所述第二控制信号选择输出码;
和/或,所述控制信号还包括第三控制信号,所述控制电路还发送所述第三控制信号至所述短接开关,所述短接开关根据所述第三控制信号对所述校准电路进行校准。
CN201911368168.7A 2019-12-26 2019-12-26 模数转换器失调误差自动校准方法及系统 Active CN110995265B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911368168.7A CN110995265B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 模数转换器失调误差自动校准方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911368168.7A CN110995265B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 模数转换器失调误差自动校准方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110995265A true CN110995265A (zh) 2020-04-10
CN110995265B CN110995265B (zh) 2024-03-08

Family

ID=70077424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911368168.7A Active CN110995265B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 模数转换器失调误差自动校准方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110995265B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112134562A (zh) * 2020-10-28 2020-12-25 珠海格力电器股份有限公司 一种模数转换电路的自校验电路
CN113014261A (zh) * 2021-04-21 2021-06-22 南京航空航天大学 一种逐次逼近型adc的备用比较器轮换校准方法
CN115389911A (zh) * 2022-08-25 2022-11-25 北京物芯科技有限责任公司 芯片调度器故障判断方法、装置、电子设备及存储介质
CN116185119A (zh) * 2023-04-23 2023-05-30 深圳市九天睿芯科技有限公司 基于cim的电压调节电路、芯片及电子设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020067297A1 (en) * 2000-07-19 2002-06-06 Donovan Conor C. Pruning calibration flash analog-to-digital converter (ADC) and a method of calibrating and manufacturing the same
CN101478310A (zh) * 2007-12-31 2009-07-08 财团法人工业技术研究院 一种可校准的比较装置及使用其的模拟数字转换器
CN101563846A (zh) * 2007-02-22 2009-10-21 富士通株式会社 模拟信号处理装置
US20120206281A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 University Of Florida Research Foundation, Inc. Self-healing analog-to-digital converters with background calibration
US20130328609A1 (en) * 2012-06-07 2013-12-12 Analog Devices, Inc. Background techniques for comparator calibration
US20140104086A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-17 Broadcom Corporation Dsp receiver with high speed low ber adc
CN104242942A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 清华大学 带比较器失调校正的六位异步逐次逼近模数转换器
CN108880545A (zh) * 2018-07-06 2018-11-23 北京时代民芯科技有限公司 一种流水线模数转换器比较器失调前台校准电路及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020067297A1 (en) * 2000-07-19 2002-06-06 Donovan Conor C. Pruning calibration flash analog-to-digital converter (ADC) and a method of calibrating and manufacturing the same
CN101563846A (zh) * 2007-02-22 2009-10-21 富士通株式会社 模拟信号处理装置
CN101478310A (zh) * 2007-12-31 2009-07-08 财团法人工业技术研究院 一种可校准的比较装置及使用其的模拟数字转换器
US20120206281A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 University Of Florida Research Foundation, Inc. Self-healing analog-to-digital converters with background calibration
US20130328609A1 (en) * 2012-06-07 2013-12-12 Analog Devices, Inc. Background techniques for comparator calibration
US20140104086A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-17 Broadcom Corporation Dsp receiver with high speed low ber adc
CN104242942A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 清华大学 带比较器失调校正的六位异步逐次逼近模数转换器
CN108880545A (zh) * 2018-07-06 2018-11-23 北京时代民芯科技有限公司 一种流水线模数转换器比较器失调前台校准电路及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. SUNDSTROM等: "A 2.5-GS/s 30-mW 4-bit Flash ADC in 90nm CMOS", pages 264 - 267 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112134562A (zh) * 2020-10-28 2020-12-25 珠海格力电器股份有限公司 一种模数转换电路的自校验电路
CN113014261A (zh) * 2021-04-21 2021-06-22 南京航空航天大学 一种逐次逼近型adc的备用比较器轮换校准方法
CN113014261B (zh) * 2021-04-21 2021-08-10 南京航空航天大学 一种逐次逼近型adc的备用比较器轮换校准方法
CN115389911A (zh) * 2022-08-25 2022-11-25 北京物芯科技有限责任公司 芯片调度器故障判断方法、装置、电子设备及存储介质
CN115389911B (zh) * 2022-08-25 2023-04-14 北京物芯科技有限责任公司 芯片调度器故障判断方法、装置、电子设备及存储介质
CN116185119A (zh) * 2023-04-23 2023-05-30 深圳市九天睿芯科技有限公司 基于cim的电压调节电路、芯片及电子设备
CN116185119B (zh) * 2023-04-23 2023-07-21 深圳市九天睿芯科技有限公司 基于cim的电压调节电路、芯片及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN110995265B (zh) 2024-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110995265B (zh) 模数转换器失调误差自动校准方法及系统
US4709225A (en) Self-calibration method for capacitors in a monolithic integrated circuit
US8111178B2 (en) Calibration method and related calibration apparatus for capacitor array
US7880650B2 (en) Method and apparatus for testing data converter
US7876254B2 (en) Data conversion circuitry having successive approximation circuitry and method therefor
US20130044014A1 (en) Successive approximation analog to digital converter with capacitor mismatch calibration and method thereof
US7733258B2 (en) Data conversion circuitry for converting analog signals to digital signals and vice-versa and method therefor
US4336526A (en) Successive approximation analog-to-digital converter using non-binary series
US7868795B2 (en) Data conversion circuitry with an extra successive approximation step and method therefor
US9300312B2 (en) Analog-digital converter
CN108880545B (zh) 一种流水线模数转换器比较器失调前台校准电路及方法
CN111431529A (zh) 具有电容失配校正功能的逐次逼近型模数转换器
CN110752847A (zh) 数模转换器
JP4999955B2 (ja) アナログ−デジタル変換器の動作試験方法、アナログ−デジタル変換器およびアナログ−デジタル変換器の動作試験装置
US9509327B2 (en) A/D converter and A/D converter calibrating method
US11190201B2 (en) Analog to digital converter device and capacitor weight calibration method
CN103490780A (zh) 用于比较器校准的后台技术
US7477179B2 (en) Successive approximation A/D converter comparing analog input voltage to reference voltages
CN113517891B (zh) 一种应用于数模转换器的线性校准系统和方法
US8704692B2 (en) Digital to analog converter
US11424754B1 (en) Noise-shaping analog-to-digital converter
CN106712772B (zh) 连续逼近式模拟数字转换器的测试方法及测试电路
JPH03206728A (ja) 自己校正方式adコンバータおよびそのテスト方法
CN114050828B (zh) 一种数模转换器、数模转换器的失配校准方法及芯片
US20050116845A1 (en) Training circuit and method of digital-analog converter and analog-digital converter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant