CN116961656B - 一种高精度电容型数模转换器校准方法和装置 - Google Patents

一种高精度电容型数模转换器校准方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种高精度电容型数模转换器校准方法，包括以下步骤：从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重；将全部电容的正权重组成正权重阵列，并将所述正权重阵列储存在数字域；将全部电容的负权重组成负权重阵列，并将所述负权重阵列储存在数字域。本公开能够解决高精度电容型数模转换器校准过程中非理想因素导致的误校准问题，大大提高了校准的精度，有效解决了高精度电容型数模转换器中由于电容失配导致的精度低的问题。

Description

一种高精度电容型数模转换器校准方法和装置
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种高精度电容型数模转换器校准方法。
背景技术
电容型数模转换器(CDAC)是一种电子器件，它将数字信号转换为模拟信号。是逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的核心组成模块。CDAC的精度直接决定了SAR ADC的性能。由于电容在制造过程中存在失配，传统SAR ADC的分辨率被限制在12位。限制分辨率的原因是工艺误差导致CDAC电容阵列的实际权重偏离了设计值。
解决电容失配的方法包括激光修调，模拟校准和数字校准，激光修调是指在物理层面利用激光修正电容的比例，这种方法成本高昂，修调后的电容依然会受环境的影响。模拟校准必须使用复杂的模拟电路，且通常会牺牲逐次逼近型模数转换器的转换速度。
利用低位电容作理想电容并用于测量高位电容的权重是一种操作简单、硬件开销低的数字校准技术，该校准技术利用了逐次逼近型数模转换器固有的比较器和逐次逼近逻辑电路，降低了额外的面积开销，其工作方式为在逐次逼近型数模转换器正常工作前进行电容校准，校准后的电容权重储存在数字域并用于量化计算。
虽然该技术能以较小的代价实现电容失配的校正，但校准过程中的非理想因素，如比较器的失调电压和噪声、采样噪声和开关电荷注入都会导致误校准，误校准导致的误差会随着校准过程逐渐累加，越高位电容的校准误差越大，最终出现校准后的CDAC的线性度甚至差于不校准的情况。
发明内容
本公开提供了一种高精度电容型数模转换器校准方法，该方法解决了校准过程中非理想因素导致的误校准问题，大大提高了校准的精度，有效解决了高精度电容型数模转换器中由于电容失配导致的分辨率低的问题。
为解决上述发明目的，本公开提供的技术方案如下：
一方面，一种高精度电容型数模转换器校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重；
S2：将全部电容的正权重组成正权重阵列，并将所述正权重阵列储存在数字域；
S3：将全部电容的负权重组成负权重阵列，并将所述负权重阵列储存在数字域。
优选地，所述S1，包括：
所述先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，包括以下步骤：
S101：将电容阵列下极板接到共模电压；
S102：将电容阵列上极板连接比较器；
S103：将比较器输入端接到共模电压；
S104：将比较器输入端连接的共模电压断开；
S105：比较器工作；
S106：逐次逼近逻辑工作；
S107：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，得到数模转换器的第一量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S108：执行步骤S101-S104一次；
S109：将当前待校准电容从共模电压切换至基准电压正极；
S110：执行步骤S105-S106一次；
S111：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的正校准值，得到数模转换器的第二量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S112：将所述数模转换器的第一量化输出结果和所述数模转换器的第二量化输出结果求差，获取当前待校准电容的正校准值；
S113：重复S101-S112步骤N次，得到N个当前待校准电容的正校准值，取平均，得到当前待校准电容的正权重。
优选地，所述S107的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，得到数模转换器的第一量化输出结果，包括：
根据下式(1)，计算数模转换器的第一量化输出结果：
其中CompOffset为在S107采集的失调电压，Qinj为在S107采集的开关电荷注入，C是在S107采集的极板电容之和，Pj为在S107采集的低位电容电压，Noise1为在S107采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dj表示在S107采集的数模转换器的第一量化输出结果。
优选地，所述S111的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的正校准值，得到数模转换器的第二量化输出结果，包括：
根据下式(2)，计算数模转换器的第二量化输出结果：
其中CompOffset为在S111采集的失调电压，Qinj为在S111采集的开关电荷注入，C是在S111采集的极板电容之和,Pi+为待校准电容校准值，Pk为在S111采集的低位电容电压，Noise2为在S111采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dk表示数模转换器的第二量化输出结果。
优选地，所述S112的将所述数模转换器的第一量化输出结果和所述数模转换器的第二量化输出结果求差，获取当前待校准电容的正校准值，包括：
根据下式(3)，计算当前待校准电容的正校准值：
Noise1为在S107采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Noise2为在S111采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Pi+为待校准电容校准值，Dj表示数模转换器的第一量化输出结果，Pk为在S111采集的低位电容电压，Dk表示数模转换器的第二量化输出结果。
优选地，所述S1的从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重，包括：
所述再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重，包括以下步骤：
S301：将电容阵列下极板接到共模电压；
S302：将电容阵列上极板连接比较器；
S303：将比较器输入端接到共模电压；
S304：将比较器输入端连接的共模电压断开；
S305：比较器工作；
S306：逐次逼近逻辑工作；
S307：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，得到数模转换器的第三量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S308：执行步骤S301-S304一次；
S309：将当前待校准电容从共模电压切换至基准电压负极；
S310：执行步骤S305-S306一次；
S311：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的负校准值，得到数模转换器的第四量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S312：将所述数模转换器的第三量化输出结果和所述数模转换器的第四量化输出结果求差，获取当前待校准电容的负校准值；
S313：重复S301-S312步骤N次，得到N个当前待校准电容的负校准值，取平均，得到当前待校准电容的负权重。
优选的，所述S307的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，得到数模转换器的第三量化输出结果，包括：
根据下式(4)，计算数模转换器的第三量化输出结果：
其中CompOffset为在S307采集的失调电压，Qinj为S307采集的开关电荷注入，C是在S307采集的极板电容之和，Pm为在S307采集的低位电容电压，Noise3为在S307采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dm表示数模转换器的第三量化输出结果。
优选的，所述S311的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，计算当前待校准电容的负校准值，得到数模转换器的第四量化输出结果，包括：
根据下式(5)，计算数模转换器的第四量化输出结果：
其中CompOffset为在S311采集的失调电压，Qinj为在S311采集的开关电荷注入，C是在S311采集的极板电容之和,Pi-为电容负校准值，Pn为在S311采集的电容电压，Noise4为在S311采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dn表示数模转换器的第四量化输出结果。
优选的，所述S312的将所述数模转换器的第三量化输出结果和所述数模转换器的第四量化输出结果求差，获取当前待校准电容的负校准值，包括：
根据下式(6)，计算当前待校准电容的负校准值：
Noise4为在S311采集的比较器噪声和采样噪声的总和,Noise3为在S307采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Pm为在S307采集的电容电压,Pn为在S311采集的电容电压。
另外一方面，一种高精度电容型数模转换器校准装置，包括：
权重单元：用于从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重；
正权重存储单元：用于将全部电容的正权重组成正权重阵列，并将所述正权重阵列储存在数字域；
负权重存储单元：用于将全部电容的负权重组成负权重阵列，并将所述负权重阵列储存在数字域。
上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
上述方案，提供了一种高精度电容型数模转换器校准方法，该方法解决了校准过程中非理想因素导致的误校准问题，大大提高了校准的精度，有效解决了高精度电容型数模转换器中由于电容失配导致的分辨率低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开提供的一种高精度电容型数模转换器校准方法流程图；
图2为本公开提供的一种对当前待校准电容进行正权重校准方法流程图；
图3为本公开提供的一种当前待校准电容进行正权重校准过程相位图；
图4为本公开提供的一种对当前待校准电容进行负权重校准方法流程图；
图5为本公开提供的一种当前待校准电容进行负权重校准过程相位图；
图6为本公开提供的一种高精度电容型数模转换器校准装置示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
需要说明的是，本公开中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本公开针对现有的电容失配的校准方法中的非理想因素，如比较器的失调电压和噪声、采样噪声和开关电荷注入都，导致的误校准。误校准导致的误差会随着校准过程逐渐累加，越高位电容的校准误差越大，最终出现校准后的数模转换器的线性度甚至差于不校准的电容失配问题。电容失配问题又导致的分辨率低。针对这种问题，提供了一种高精度电容型数模转换器校准方法，该方法解决了校准过程中非理想因素导致的误校准问题，大大提高了校准的精度，有效解决了高精度逐次逼近型数模转换器中由于电容失配导致的分辨率低的问题
如图1所示，本公开实施例提供了一种高精度电容型数模转换器校准方法，包括以下步骤：
S1：从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重；
S2：将全部电容的正权重组成正权重阵列，并将所述正权重阵列储存在数字域；
S3：将全部电容的负权重组成负权重阵列，并将所述负权重阵列储存在数字域。
优选的，如图2所示，
所述S1的从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重，包括：
所述先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，包括以下步骤：
S101：将电容阵列下极板接到共模电压；
S102：将电容阵列上极板连接比较器；
S103：将比较器输入端接到共模电压；
S104：将比较器输入端连接的共模电压断开；
S105：比较器工作；
S106：逐次逼近逻辑工作；
S107：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，得到数模转换器的第一量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S108：执行步骤S101-S104一次；
S109：将当前待校准电容从共模电压切换至基准电压正极；
S110：执行步骤S105-S106一次；
S111：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的正校准值，得到数模转换器的第二量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S112：将所述数模转换器的第一量化输出结果和所述数模转换器的第二量化输出结果求差，获取当前待校准电容的正校准值；
S113：重复S101-S112步骤N次，得到N个当前待校准电容的正校准值，取平均，得到当前待校准电容的正权重。
需要说明的是，求差的目的是将失调电压和开关电荷注入对校准精度的影响抵消，求平均的目的是消除比较器噪声和采样噪声对校准精度的影响。
优选的，所述S107的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，得到数模转换器的第一量化输出结果，包括：
根据下式(1)，计算数模转换器的第一量化输出结果：
其中CompOffset为在S107采集的失调电压，Qinj为在S107采集的开关电荷注入，C是在S107采集的极板电容之和，Pj为在S107采集的低位电容电压，Noise1为在S107采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dj表示在S107采集的数模转换器的第一量化输出结果。
优选的，所述S111的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的正校准值，得到数模转换器的第二量化输出结果，包括：
根据下式(2)，计算数模转换器的第二量化输出结果：
其中CompOffset为在S111采集的失调电压，Qinj为在S111采集的开关电荷注入，C是在S111采集的极板电容之和,Pi+为待校准电容校准值，Pk为在S111采集的低位电容电压，Noise2为在S111采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dk表示数模转换器的第二量化输出结果。
优选的，所述S112的将所述数模转换器的第一量化输出结果和所述数模转换器的第二量化输出结果求差，获取当前待校准电容的正校准值，包括：
根据下式(3)，计算当前待校准电容的正校准值：
Nosie1为在S107采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Noise2为在S111采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Pi+为待校准电容校准值，Dj表示数模转换器的第一量化输出结果，Pk为在S111采集的低位电容电压，Dk表示数模转换器的第二量化输出结果。
需要进一步说明的是，由于比较器失调和开关电荷注入为固定值，在S207和S211为相同值，因此可以被消除，噪声(比较器噪声和采样噪声)是服从高斯分布的变量，无法通过做差消除。设噪声分布为：Nosie～(0,σ2),其中σ表示该噪声的均方根值，校准N次取平均后，EquivalentNosie～(0,σ2/N),因此平均可以消除噪声对校准精度的影响。
为了更好的理解以上步骤，图3展示了对当前待校准电容进行正权重校准的步骤里面相位的切换。首先设置成(a)S101-S103的相位，称为复位相位,(b)S104-S107的相位，称为量化相位1，回到(c)S101-S103的相位，复位相位，切换为(d)S104-S106,S109的相位，称为量化相位2。
优选的，如图4所示，
所述S1的从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重，包括：
所述再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重，包括以下步骤：
S301：将电容阵列下极板接到共模电压；
S302：将电容阵列上极板连接比较器；
S303：将比较器输入端接到共模电压；
S304：将比较器输入端连接的共模电压断开；
S305：比较器工作；
S306：逐次逼近逻辑工作；
S307：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，得到数模转换器的第三量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S308：执行步骤S301-S304一次；
S309：将当前待校准电容从共模电压切换至基准电压负极；
S310：执行步骤S305-S306一次；
S311：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的负校准值，得到数模转换器的第四量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S312：将所述数模转换器的第三量化输出结果和所述数模转换器的第四量化输出结果求差，获取当前待校准电容的负校准值；
S313：重复S301-S312步骤N次，得到N个当前待校准电容的负校准值，取平均，得到当前待校准电容的负权重。
需要说明的是，求平均的目的是消除比较器噪声和采样噪声对校准精度的影响。
优选的，所述S307的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，得到数模转换器的第三量化输出结果，包括：
根据下式(4)，计算数模转换器的第三量化输出结果：
其中CompOffset为在S307采集的失调电压，Qinj为S307采集的开关电荷注入，C是在S307采集的极板电容之和，Pm为在S307采集的低位电容电压，Noise3为在S307采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dm表示数模转换器的第三量化输出结果。
优选的，所述S311的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，计算当前待校准电容的负校准值，得到数模转换器的第四量化输出结果，包括：
根据下式(5)，计算数模转换器的第四量化输出结果：
其中CompOffset为在S311采集的失调电压，Qinj为在S311采集的开关电荷注入，C是在S311采集的极板电容之和,Pi-为电容负校准值，Pn为在S311采集的电容电压，Moise4为在S311采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dn表示数模转换器的第四量化输出结果。
优选的，所述S312的将所述数模转换器的第三量化输出结果和所述数模转换器的第四量化输出结果求差，获取当前待校准电容的负校准值，包括：根据下式(6)，计算当前待校准电容的负校准值：
Noise4为在S311采集的比较器噪声和采样噪声的总和,Noise3为在S307采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Pm为在S407采集的电容电压,Pn为在S311采集的电容电压。
为了更好的理解以上步骤，图5展示了对当前待校准电容进行负权重校准的步骤里面相位的切换。首先设置成(a)S301-S303的相位，称为复位相位,(b)S304-S307的相位，称为量化相位1，回到(c)S301-S303的相位，复位相位，切换为(d)S304-S306,S309的相位，称为量化相位3。
需要进一步说明的是，由于比较器失调和开关电荷注入为固定值，在S307和S311为相同值，因此可以被消除，噪声(比较器噪声和采样噪声)是服从高斯分布的变量，无法通过做差消除。设噪声分布为：Noise～(0,σ2),其中σ表示该噪声的均方根值，校准N次取平均后，EquivalentNoise～(0,σ2/N),因此平均可以消除噪声对校准精度的影响。
图6展示了高精度电容型数模转换器校准装置示意图。高精度电容型数模转换器校准装置包括以下单元。
权重单元：用于从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重；
正权重存储单元：用于将全部电容的正权重组成正权重阵列，并将所述正权重阵列储存在数字域；
负权重存储单元：用于将全部电容的负权重组成负权重阵列，并将所述负权重阵列储存在数字域。
因为在进行模数转换时，数字信号会通过一组电容进行分压，以产生模拟输出信号。每个电容的权重都对应着数字信号的一个比特位，其值决定了电容的贡献。实际切换方式是指在模数转换器正常工作时，数字信号从最高位向最低位或从最低位向最高位进行切换的顺序。根据模数转换器正常工作时的实际切换方式，输入可以有正极性或者负极性，因此将电容权重校准分为正/负两个权重单独校准，提高了校准精度。同时消除了比较器偏移和电荷注入的干扰，通过多次校准取平均进一步降低了比较器噪声，使得到的校准权重更精确。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高精度电容型数模转换器校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重；
所述先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，包括以下步骤：
S101：将电容阵列下极板接到共模电压；
S102：将电容阵列上极板连接比较器；
S103：将比较器输入端接到共模电压；
S104：将比较器输入端连接的共模电压断开；
S105：比较器工作；
S106：逐次逼近逻辑工作；
S107：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，得到数模转换器的第一量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S108：执行步骤S101-S104一次；
S109：将当前待校准电容从共模电压切换至基准电压正极；
S110：执行步骤S105-S106一次；
S111：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的正校准值，得到数模转换器的第二量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S112：将所述数模转换器的第一量化输出结果和所述数模转换器的第二量化输出结果求差，获取当前待校准电容的正校准值；
S113：重复S101-S112步骤N次，得到N个当前待校准电容的正校准值，取平均，得到当前待校准电容的正权重；
所述再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重，包括以下步骤：
S301：将电容阵列下极板接到共模电压；
S302：将电容阵列上极板连接比较器；
S303：将比较器输入端接到共模电压；
S304：将比较器输入端连接的共模电压断开；
S305：比较器工作；
S306：逐次逼近逻辑工作；
S307：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，得到数模转换器的第三量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S308：执行步骤S301-S304一次；
S309：将当前待校准电容从共模电压切换至基准电压负极；
S310：执行步骤S305-S306一次；
S311：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的负校准值，得到数模转换器的第四量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S312：将所述数模转换器的第三量化输出结果和所述数模转换器的第四量化输出结果求差，获取当前待校准电容的负校准值；
S313：重复S301-S312步骤N次，得到N个当前待校准电容的负校准值，取平均，得到当前待校准电容的负权重；
S2：将全部电容的正权重组成正权重阵列，并将所述正权重阵列储存在数字域；
S3：将全部电容的负权重组成负权重阵列，并将所述负权重阵列储存在数字域。
2.根据权利要求1所述的高精度电容型数模转换器校准方法，其特征在于，所述S107的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，得到数模转换器的第一量化输出结果，包括：
根据下式(1)，计算数模转换器的第一量化输出结果：
其中CompOffset为在S107采集的失调电压，Qinj为在S107采集的开关电荷注入，C是在S107采集的极板电容之和，Pj为在S107采集的低位电容电压，Noise1为在S107采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dj表示在S107采集的数模转换器的第一量化输出结果。
3.根据权利要求1所述的高精度电容型数模转换器校准方法，其特征在于，所述S111的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的正校准值，得到数模转换器的第二量化输出结果，包括：
根据下式(2)，计算数模转换器的第二量化输出结果：
其中CompOffset为在S111采集的失调电压，Qinj为在S111采集的开关电荷注入，C是在S111采集的极板电容之和,Pi+为待校准电容校准值，Pk为在S111采集的低位电容电压，Noise2为在S111采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dk表示数模转换器的第二量化输出结果。
4.根据权利要求1所述的高精度电容型数模转换器校准方法，其特征在于，所述S112的将所述数模转换器的第一量化输出结果和所述数模转换器的第二量化输出结果求差，获取当前待校准电容的正校准值，包括：
根据下式(3)，计算当前待校准电容的正校准值：
Noise1为在S107采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Noise2为在S111采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Pi+为待校准电容校准值，Dj表示数模转换器的第一量化输出结果，Pk为在S111采集的低位电容电压，Dk表示数模转换器的第二量化输出结果。
5.根据权利要求1所述的高精度电容型数模转换器校准方法，其特征在于，所述S307的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，得到数模转换器的第三量化输出结果，包括：
根据下式(4)，计算数模转换器的第三量化输出结果：
其中CompOffset为在S307采集的失调电压，Qinj为S307采集的开关电荷注入，C是在S307采集的极板电容之和，Pm为在S307采集的低位电容电压，Noise3为在S307采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dm表示数模转换器的第三量化输出结果。
6.根据权利要求1所述的高精度电容型数模转换器校准方法，其特征在于，所述S311的利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，计算当前待校准电容的负校准值，得到数模转换器的第四量化输出结果，包括：
根据下式(5)，计算数模转换器的第四量化输出结果：
其中CompOffset为在S311采集的失调电压，Qinj为在S311采集的开关电荷注入，C是在S311采集的极板电容之和,Pi-为电容负校准值，Pn为在S311采集的电容电压，Noise4为在S311采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Dn表示数模转换器的第四量化输出结果。
7.根据权利要求1所述的高精度电容型数模转换器校准方法，其特征在于，所述S312的将所述数模转换器的第三量化输出结果和所述数模转换器的第四量化输出结果求差，获取当前待校准电容的负校准值，包括：
根据下式(6)，计算当前待校准电容的负校准值：
Noise4为在S311采集的比较器噪声和采样噪声的总和,Noise3为在S307采集的比较器噪声和采样噪声的总和，Pm为在S307采集的电容电压,Pn为在S311采集的电容电压。
8.一种高精度电容型数模转换器校准装置，其特征在于，所述装置包括：
权重单元：用于从电容阵列中最低位的待校准电容开始，依次对每个待校准电容，先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重；
所述先进行正权重校准获取当前待校准电容的正权重，包括以下步骤：
S101：将电容阵列下极板接到共模电压；
S102：将电容阵列上极板连接比较器；
S103：将比较器输入端接到共模电压；
S104：将比较器输入端连接的共模电压断开；
S105：比较器工作；
S106：逐次逼近逻辑工作；
S107：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，得到数模转换器的第一量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S108：执行步骤S101-S104一次；
S109：将当前待校准电容从共模电压切换至基准电压正极；
S110：执行步骤S105-S106一次；
S111：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的正校准值，得到数模转换器的第二量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S112：将所述数模转换器的第一量化输出结果和所述数模转换器的第二量化输出结果求差，获取当前待校准电容的正校准值；
S113：重复S101-S112步骤N次，得到N个当前待校准电容的正校准值，取平均，得到当前待校准电容的正权重；
所述再进行负权重校准获取当前待校准电容的负权重，包括以下步骤：
S301：将电容阵列下极板接到共模电压；
S302：将电容阵列上极板连接比较器；
S303：将比较器输入端接到共模电压；
S304：将比较器输入端连接的共模电压断开；
S305：比较器工作；
S306：逐次逼近逻辑工作；
S307：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素转并换为数字量，得到数模转换器的第三量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S308：执行步骤S301-S304一次；
S309：将当前待校准电容从共模电压切换至基准电压负极；
S310：执行步骤S305-S306一次；
S311：利用低位电容阵列作为参考，采集非理想因素并转换为数字量，计算当前待校准电容的负校准值，得到数模转换器的第四量化输出结果，所述非理想因素包括失调电压、开关电荷注入、比较器噪声和采样噪声；
S312：将所述数模转换器的第三量化输出结果和所述数模转换器的第四量化输出结果求差，获取当前待校准电容的负校准值；
S313：重复S301-S312步骤N次，得到N个当前待校准电容的负校准值，取平均，得到当前待校准电容的负权重；
正权重存储单元：用于将全部电容的正权重组成正权重阵列，并将所述正权重阵列储存在数字域；
负权重存储单元：用于将全部电容的负权重组成负权重阵列，并将所述负权重阵列储存在数字域。
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