JP4890561B2 - 補正dacを含むデジタル補正sar変換器 - Google Patents

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Description

本発明は、改良型逐次近似ルーチン(SAR)アナログ‐デジタル変換器と、アナログ‐デジタル変換器の精度を改善する方法とに関する。
デジタル式に較正される逐次近似アナログ‐デジタル変換器(ADC)は、現在ではよく知られている。そのようなADCにおけるミッシングコード(missing codes)を避けるために、その中に設けられたデジタル‐アナログ変換器(DAC)の内部で、ある種の形式の誤差補正が必要である。これは、2ビット重み未満の基数(radix)の形式、追加の誤差補正ビット、またはその他の冗長性の形式をとってもよい。
補正されていない従来型SAR変換器においては、最終結果は、理想保持ビット重みの合計である。例えば、結果101011を出力する6ビット変換器に対して、この結果の値は32+8+2+1=43であるとされる。しかしながら、この変換器に対して、実際のビット重みは32.5、16.0、8.4、4.0、2.1および1であることがわかっているとする。デジタル補正変換器は、保持ビットの実際重みを互いに加算し32.5+8.4+2.1+1=44、次いでその結果を代表する適当なデジタル値を出力することによって、最終結果を決定する。そうすると、最終結果、デジタル式で補正された2値結果は、101100である。
上述のように、デジタル補正ADCは、誤差を避けるために、何らかの形式の冗長性を必要とする。これを実証するために、6ビットADCが、33、16、8、4、2および1のビット重みを有する場合、すなわち最上位ビットが、1最下位ビット(1LSB)だけ過剰重みを有する場合を考える。ここで、入力は、例えば32.9のビット重みと等価であると仮定する。重み33は32.9よりも大きいので、33の値は、第1回のビットトライアルにおいて除外されることになる。すべての後続のビットは、16+8+4+2+1=31の値となるように保持されることになる。これは、1.9だけ誤差がある。これを回避するために、保持ビットの任意の組合せの最大合計誤差と同じ量だけ、冗長性が必要となる。上記の場合に対して、重み1の冗長ビットを追加して、DACに重み33、16、8、4、2、1、1を与えてもよい。次いで、MSBビットが除外された後に、追加の冗長ビットを含む、以下のビットが保持されて、重み16+8+4+2+1+1=32が得られる。そうすると、誤差が0.9LSBに減少し、これは変換器の解像度の範囲内である。
ADCに対して特に重要な仕様は、DNLと呼ばれる微分非線形性(differential non-linearity)である。これは、(1LSBである)理想コード幅に対して、変換器コードの実際コード幅と理想コード幅の差として定義することができる。ここで重要なことは、デジタル補正は事後処理動作であることである。それは、ADCのアナログ部分の動作にはまったく影響を与えない。したがって、コード間の遷移は、アナログADCに対して、デジタル補正が適用された同一のADCに対するのと同じ場所において発生する。これはデジタル補正ADCの制約である。ADCに対する別の重要な仕様は、INLと呼ばれる積分非線形性である。INLは、ADC伝達関数の終点を通過する直線からの逸脱として定義することができる。デジタル補正は、ADCのINLを改善することになる。
本発明の第1の観点によれば、逐次近似エンジンと、変換補正器(conversion corrector)と、逐次近似エンジンと通信してそれにアナログ補正係数を供給して、前記エンジンの実際ビット重みと理想ビット重みの間の差異を補償する補正デジタル‐アナログ変換器とを含み、アナログ‐デジタル変換の間に、変換補正器が、変換補正器出力値を形成し、この変換補正器出力値の一部分が補正値として補正デジタル‐アナログ変換器に供給される、アナログ‐デジタル変換器が提供される。
これによって、隣接コード遷移の間のステップが、DNL誤差が実質的に除去されるように、変換器への入力に対する等間隔に配置された変更に対応している、デジタル方式で補正されたアナログ‐デジタル変換器を提供することができる。
好ましくは、補正DACは、ゼロからフルスケールまでわずかに数LSBの範囲である出力を有する。
好ましくは、補正値は、トライアルされているビットの実際値と、トライアルされているビットの理想値との差の残余(remainder)(すなわち、1LSB以下の値、または議論のために小数点表現に変換した場合には、小数点の右側の値)を表わす。より好ましくは、補正値は、現在トライアルされているビットの値を含んでもよい、変換過程において保持されていたビットの実際値と、それらのビットの理想値との差の残余(または残差(residue))を表わす。驚くべきことに、本発明者は、補正デジタル‐アナログ変換器を、実際重みと理想重みの差の1LSB残余、または1LSBよりわずかに小さい残余を出力するように制限できることを認識した。この残余は、残差を形成する2値ビットの合計が1LSB未満となるので、1LSBよりわずかに少なくすることができる。
上記の補正変換器は、ビットの実際重みを保持するメモリを有するのが有利である。その結果として、補正変換器は、補正デジタル出力値を提供すること、および補正デジタル‐アナログ変換器に対して使用することのできる補正値も形成するという二重の役割を果たす。この補正値は、打ち切って残差だけにするか(すなわち、1LSB以下の部分)、または実際値と理想値の間の差を表わすように拘束して、補正値の整数部、または実際には補正値の全体が、境界を定められたレンジ内にあるように拘束してもよい。
このように、本発明は、デジタル方式で補正されたADCのDNL誤差を除去する方法を提供する。これは、好ましい態様においては、わずかに1LSBのフルスケール範囲を有する、非常に小さなDACを追加することによって達成される。このDACは、実際ビット重みと理想ビット重みの差の残差を補償するので、以下の説明においては、残差DACと呼ぶ。本発明は、アナログ補正ADCとデジタル補正ADCの間のハイブリッドと考えることができる。それに関連する任意の論理を加えた残差DACは、反転動作を有する。したがって、それに供給される残差が大きくなるほど、DAC出力は負の方向に大きくなる。したがって、好ましい態様においては、補正値または残差は、逐次近似変換過程において試験されているDACから出力されるアナログ値から差し引かれる。
本発明の第2の観点によれば、
a.逐次近似変換の一部として少なくとも1回のビットトライアルを実行するために、逐次近似変換器を使用するステップ、
b.逐次近似変換器内の実際のビット重みと、それらの理想値との不一致を補償する変換補正器出力値を形成するステップ、
c.逐次近似変換器に供給される補正を形成するために、変換補正器出力の値拘束表現を使用するステップ、および
d.逐次近似変換を継続するステップを含む、アナログ‐デジタル変換を実行する方法が提供される。
本発明の第3の観点によれば、
a.逐次近似変換の一部として複数回のビットトライアルを実行するステップ、
b.前記ビットトライアルから得られる実際重みを特定して、残差を計算するステップ、
c.アナログ‐デジタル変換器に適用される補正を形成するために、残差を使用するステップ、および
d.逐次近似ビットトライアルを完了させるステップを含む、アナログ‐デジタル変換を実行する方法が提供される。
本発明を、非限定の例だけを用いて、添付の図面を参照して、さらに詳細に説明する。
本発明の好ましい実施態様の説明
図1は、ADCの最上レベル図を示す。ブロック1は逐次変換エンジンを示し、これにはSAR変換器の主構成要素を形成する、DAC2、コンパレータ4、および逐次近似レジスタ6が含まれる。ブロック2は変換補正器を示し、これには(理想に対して)実際のビット重みの代表値を含むROM10と、これらのビット重みを加算するためのアキュムレータ(accumulator)12とが含まれる。制御ロジック14は、これらのブロックによって共有されており、当業者には知られているものである。補正DAC20は、コンパレータ4によって比較される電圧を修正するために設けられており、アキュムレータ12の出力に対して応答性がある。ブロック1およびそのDACは、任意のADC/DAC技術で形成することが可能であり、それゆえに詳細な説明は必要でない。なお、DAC2は、スイッチドキャパシタ技術における実装に、特に適していることを理解すべきである。
ブロック2における構成要素の動作は、当業者にはよく理解されるはずである。SARトライアルの一部として保持されている、保持ビットの現実の重みが、ROMから呼び出されて、アキュムレータ12において互いに加算される。次いで、最終結果が要求解像度まで切り捨てられ、通常、それが変換器の解像度である。
補正DAC20の追加によって、ADCの動作は、以下のようになる。通常のデジタル補正された変換器に関して、各ビットトライアル後に、ビットを保持すべき場合には、そのビットの現実の重みがROMから引き出されて、アキュムレータ内で、以前に保持されたすべての重みの合計に加算される。しかしながら、この累算された合計の一部分、例えば、小数点の後に続く、結果の部分(または1LSB未満の残余)である「残差」が計算されて、変換エンジンのアナログ部分へ出力するために、補正DACに対して利用可能にされる。
ビット重み中の大きな誤差は、ほとんど常に、上位のビットと関連している。したがって、下位のビットは、理想的と考えられる。例えば、この簡略化された例においては、ビット重み4、2、および1を理想的であるとみなす選択をしてもよい。したがって、ビット重み8に関連するビットトライアルの後に、残差は変化しないことになる。DACがビット重み4を試験するように設定されている間、残差は補正DAC20に供給されて、その結果として、ビット重み4のトライアルから最後まで、コンパレータ入力にも、残差DACの影響を受ける。次いで、ビット重み2および1のトライアルが、標準として実施される。
DAC20からDNL誤差がなくなる理由を理解するために、補正DACなしの、簡単な場合として、ビット8だけに誤りがあり、8.75の値を有する(整数部分の8と、残差部分の0.75からなる)場合を考える。このビットが設定されるときにはいつも、DACは3/4LSB高さとなる。したがって、コード7から8にコード変更すると、DACは1.75LSBに対応する量だけ変化し、これはADCに対して0.75LSBのDNL誤差を発生させることになる。次に補正DAC20が動作すると、このDACは、3/4LSBの残差を差し引いて、このビットに対する正味重みとして、8.75−0.75=8をもたらす。したがって、ビット重み8の誤差が除去されている。
このビットが、8.75の代わりに9.75の重みを有する場合には、残差DACは、このビットが設定されているときには、3/4量のLSBをやはり差し引き、正味重み9をもたらす。このビットの理想重みは8であるが、9.75の値がアキュムレータに追加されていることになるので、アキュムレータは、誤差の整数部を補償することになる。この誤差の0.75部分、すなわち整数より下の残差は、補正DACによって効果的に除去される。
これからさらに、ビット重み16に誤りがあり、実際値16.5を有する場合を考える。これらの2つのビットの複合重み(combined weight)は、25.25となる。これらの2つのビットの両方が保持されると、補正DACは、0.25LSBの値を差し引いて、正味重み25をもたらす。この場合には、残差部、すなわちDAC誤差の1LSB未満の部分が除去されているが、複合重みは、なお1LSB高く、すなわち、それは24LSBとなるはずである。再びここでも、25.25の値がアキュムレータに加算され、最終結果は、アキュムレータ出力の整数部とされることになるので、誤差の整数部は、アキュムレータにおいて補償される。
測定しようとするアナログ値に等しい(またはそれとバランスする)、複合重みを探索している場合に、SAR変換器は、検量計(weigh scale)のように動作しているとみなすことができる。変換の終点においてバランスに到達する場合には、現実の重みの複合値が既知であれば、測定しようとする入力値の重みがわかる。したがって上記の場合には、これらの2ビットの設定によってバランスが生じる場合には、入力値は、1LSB範囲内で、変換器の解像度に対して25の重みを有することがわかる。
実際誤差を有するDACについて先に述べたように、デジタル式に較正されたADCは、誤差を避けるために冗長性を必要とする。変換の終了の数LSB前に、補正DACを変更すると、冗長性に対するさらなる要件が追加される。上述のように、残差DACは、0LSBと1LSBの間の量だけ、減らしてもよい。変換器が、変換の終了時に「バランス」になお到達するためには、DAC2は、やはり、0LSBと1LSBの間の量だけ、増やすことができなければならない。これは、多くの方法で行うことができる。1つの方法は、補正DACの最終(または唯一の)更新後に試験される、1LSBの重みを有する追加の冗長ビットを設けることである。
上記の広範な概念は、様々な方法で達成することができる。一部または全部のビット重みの整数部の累積は、アキュムレータからその他の感度のあるアナログ部品へのノイズカップリングを最小化するために、変換後に実行してもよい。補正DACは、変換の終盤にとられるステップサイズを最小化するために、異なるレンジ、例えば−0.5〜+0.5を有してもよい。補正DACは、好ましい態様におけるように、ただ一度だけではなく、変換中に2度以上更新してもよい。
補正DACは、好ましい態様においては1LSBのレンジを有するものとして説明したが、Nビット残差DACは、(2−1)/2LSBの実際レンジを有する可能性が高い。これは、Nが大きくなるほど1LSBに近づくが、厳密に1LSBではない。
残差DACにおけるサブLSBビットの数より、多数のサブLSBビットを備えるアキュムレータを有するのがより効率的であり得る。
補正DACは、有利には、メインDACの出力における値を低減するように、メインDAC中に結合される。しかしながら、シングルエンド型ADCにおいて、補正DACはコンパレータの入力に結合してもよく、これに対して、SARトライアルに使用されるスイッチドキャパシタアレイはコンパレータの他方の入力に結合される。さらに別の選択肢においては、ADCが微分ADCである場合でも、補正DACが、コンパレータの入力段階において補正DACの寄与を合計することによって、スイッチドキャパシタアレイによって提示される信号の有効値をなお修正できるように、コンパレータを修正してもよい。スイッチドキャパシタDAC実現例において、図2に示すように、残差DAC40は、結合キャパシタ44を介してメインDAC42中に結合される、個別DACとすることができる。高解像度変換器は、通常、メインDAC42と、結合キャパシタ44をその間に備える、1つまたは2つ以上のサブDAC46を有することになる。その最も簡潔な形態において、単独サブDAC46は、小さい結合キャパシタで、メインDAC42中に結合される。そのような配設を用いると、残差DAC40は、追加のキャパシタと関連するスイッチとをサブDAC46に追加することによって、効率的に構築することができる。
図2に示されている、この好ましい態様の(例を簡単にするために選択された)6ビット例において、キャパシタアレイの全体寸法を低減するために、DACは(数を多くすることはできるが)2つのアレイに分割され、信号は主アレイ上にのみサンプリングされる。よく知られているように、いわゆるサンプリングキャパシタC5が使用されていない限り、サブアレイも入力信号をサンプリングしない場合に、ゲイン誤差は発生する。このキャパシタは、主アレイにおいて、アレイ内のその他のキャパシタと並列に、入力をサンプリングするが、次いで、ビットトライアルのために、Vref−にすぐに切り換えられる。
サンプリングS0が閉じている間に、残差キャパシタCr1およびCr2は、スイッチSR2およびSR4によってVref+に切り換えられ、C1〜C4は、スイッチS1、S3、S5およびS7によってVref−に切り換えられ、キャパシタC5〜C8は、スイッチS10、S12、S15およびS18によって入力に切り換えられる。サンプリング後に、S0が開かれて、C1〜C7がVref−に切り換えられ、C8がVref+に切り換えられて、MSBビットB6の試験を可能にする。次いで、このキャパシタは、コンパレータへの−ve入力電圧に対して、DACが正極性であることをコンパレータが示す場合に、Vref−に戻るように切り換えられる。次いで、同じビットトライアル動作が、ビットB5、B4、B3およびB2に対して実施される。保持ビットの記憶された重みが、ROM10から取り出されて、変換中にアキュムレータに加えられる。
ビットトライアルB2の後に、アキュムレータからの残差は、残差DACスイッチSR1〜SR4に送られる。アキュムレータの0.5ビットが論理1である場合には、Cr2ドリブンプレート(driven plate)はVref+からVref−に切り換えられる。同様に、残差DACの0.25ビットが論理1である場合には、Cr1ドリブンプレートが、Vref+からVref−に切り換えられる。このようにして、サブDAC電圧における負のシフト(negative shift)を生成して、次いで、それが結合キャパシタを介してメインDAC中に結合する。次いで、ビットトライアルB1およびB0が、通常の方法で行われる。最終結果が、アキュムレータ出力の整数部として取り込まれる。
微分SAR変換器はよく知られている。これらの変換器は、通常、コンパレータの2つの入力につながる、DACアレイを有する。そのような変換器において、補正DACは、負極性アレイ(negative array)の一部として形成することができる。次いで、そのような残差DACのキャパシタは、さらに従来式の方法で切り換えられて、選択されたキャパシタの駆動ノードが、Vref−からVref+へと切り換えられて、負極性DACにおける正のシフトを生成することになる。このことは、上述したように、正極性DACにおいて負のシフトを生成するのと同じ効果がある。
本発明を、小数点に続く部分である残差を、補正DACに引き渡すだけの文脈において説明したが、その他の動作モードも可能である。すなわち、逐次近似変換エンジンにおける重みの実際値と、逐次近似変換エンジンにおける重みの理想値との間の誤差を計算することが可能であり、この差分値の一部分を、補正DACを駆動するのに使用することができる。すなわち、この差分を、整数部と残差部を含むものとみなし、整数部は、あるレンジ、例えば1LSBまたは2LSB内にあるように境界を定めることができるのに対して、残差部分は、補正DACによって加えられる最大補正が境界を定められた整数部と残差部の合計となるように、修正することなく通すことができ、それによってそれ自体が、おそらく2LSBまたは3LSBに制限される。
しかしながら、補正DACに供給される補正値を、1LSB(残差)よりもわずかに少ない量に制限することには、実質的な利点がある。1LSBよりわずかに少ないフルスケールレンジを有する補正DACは、数LSBのフルスケールレンジを有する補正DACよりも物理的に小さいだけでなく、ゲインとDNL誤差がより小さい。残差だけを使用することの特別の利点は、補正DACに送られる値はいずれも、実際の保持ビット重みの合計によって与えられる変換結果から差し引かなければならないことから生じる。残差だけが補正DACに送られる場合には、残差は、変換結果において1LSBより小さい値を無視することによって有効に差し引かれるので、実際の減算操作は必要ではない。しかしながら、補正DACが1LSBよりも大きい値のレンジで供給されると、実際の減算操作が必要である。
ビット重み誤差から切り離して、ビット重みの理想値を合計することがよく知られている。したがって、累積保持ビット重み誤差全体を、DAC出力が保持ビット重み誤差を除外するように、補正DACの入力として供給することができる。次いで、最終結果が、累積理想ビット重みによって得られる。しかしながら、補正DACは、次いで、保持ビット重み誤差の整数部分全体および残差部分の両方に対処しなければならない。その結果として、より大きな補正DACが必要となる。
補正DACを、逐次近似変換エンジン内部のDACと通信する状態で示したが、補正DACをコンパレータと直接接続して、それによって、例えば、メインDACがコンパレータの非反転入力に接続され、補正DACがコンパレータの反転入力に接続されるようにすることもできる。
先に注記したように、逐次近似変換エンジンは冗長性を必要とする。これは、当業者には知られている方法、例えば、冗長ビットの挿入によるか、または2未満の基数の変換エンジンを使用することによって、行うことができる。
上記の方法はまた、2回以上の追加ビットトライアルを必要としないので、DNL誤差を除去する効率的な方法である。このことは、必要以上の高解像度を有するADCを製作して、次いで必要な解像度まで丸めまたは打ち切りを行う、従来技術式方法と比較して有利である。これによってDNL誤差が除去されない場合には、次いで、それを許容できるレベルまで低減してもよい。
本発明の一例を構成するADCを示す概略図である。 スイッチドキャパシタSARと残差DACの好ましい実現例を示す概略図である。

Claims (7)

  1. 複数ビットを有するデジタル−アナログ変換器(2)を含む逐次近似エンジン(ブロック1)であって、複数のビットトライアルが該逐次近似エンジンにより実行され、あるビットトライアルについて結果がコンパレータ(4)に提供されコンパレータの応答に応じてそのビットが保持されまたは除外されるものである、前記逐次近似エンジンと、
    変換補正器(ブロック2)と、
    前記逐次近似エンジンと通信する、補正デジタル−アナログ変換器(20)とを含み逐次近似アナログデジタル変換中に、ビットトライアルの結果として1つのビットが保持されたとき、そのビットの実際ビット重みを表わす値が、それまでの逐次近似変換中に保持されたビットの実際ビット重みを表わす変換補正器の出力値を形成するために用いられるか、または、そのビットの実際ビット重みと理想ビット重みとの差を表わす値が、それまでの逐次近似変換中に保持されたビットの実際ビット重みと理想ビット重みとの差を表わす変換補正器の出力値を形成するために用いられ、
    変換補正器出力値は、デジタル−アナログ変換器の最下位ビット(LSB)より小さい値を表わす残差(residue)と、整数部分とからなるものであり、
    アナログ−デジタル変換器は、変換補正器出力を打ち切って、残差、または範囲内となるように整数部の境界を定めて得られた残差および整数部を、補正デジタル−アナログ変換器(20)へ入力として提供するように構成されたものであり、補正デジタル−アナログ変換器は、逐次近似エンジンに供給されて逐次近似エンジン内のコンパレータ(4)に提示され次のビットトライアルのためにアナログ信号を修正するために使用される信号を生成し、一定の数のビットについてビットトライアルを実行し、対応する変換補正器出力を形成した後に、アナログ−デジタル変換器が残余のビットについてビットトライアルを実行するように適合されており、前記残余のビットは冗長性を含むものであることを特徴とする、アナログ−デジタル変換器。
  2. メモリ(10)が、逐次近似エンジンのビット重みの実際値を記憶、前記逐次近似エンジンによって保持されたビット重みの実際値が合計されて変換補正器出力値が形成される、請求項1に記載のアナログ‐デジタル変換器。
  3. 変換補正値が、逐次近似エンジンのDAC(2)の出力と、前記逐次近似エンジンのコンパレータ(4)における基準入力との差を増大させるように、逐次近似エンジン(ブロック1)に適用される、請求項1または2に記載のアナログ−‐デジタル変換器。
  4. アナログ−デジタル変換器が、逐次近似変換過程中にトライアル値を提示するための第1のスイッチドキャパシタアレイ(42、46)を含むとともに、補正デジタル−アナログ変換器が、前記第1のスイッチドキャパシタアレイと通信するさらに別のアレイ(40)内に、複数のスイッチドキャパシタとして形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載のアナログ−デジタル変換器。
  5. アナログ−デジタル変換器への少なくともいくつかの入力に対して、そうでなければ非保持の後続ビット重みが次いで保持されるように、補正値が逐次近似エンジンに適用される、請求項1〜4のいずれか1項に記載のアナログ−デジタル変換器。
  6. a.逐次近似変換の一部として複数回のビットトライアルをデジタル−アナログ変換器を使用して実行し、あるビットトライアルについてデジタル−アナログ変換器の出力をコンパレーターに供給し、コンパレーターの応答に依存して当該ビットを保持または除外するステップ、
    b.1つのビットが保持されたとき、そのビットの実際ビット重みを表わす値を、逐次近似変換中にそれまでに保持されたビットの実際ビット重みを表わす変換補正値を形成するために用いるか、または、そのビットの実際ビット重みと理想ビット重みとの差を表わす値を、逐次近似変換中にそれまでに保持されたビットの実際ビット重みと理想ビット重みとの差を表わす変換補正値を形成するために用いるステップ、ここにおいて変換補正値は、デジタルアナログ変換器の最下位ビット(LSB)より小さい値を表わす残差(residue)と、整数部分とからなるものであり、
    c.補正デジタル−アナログ変換器への入力として、範囲内となるように整数部の境界を定めて得られた、残差、または、残差および整数部を供給するために、変換補正値を打ち切るステップ、
    d.アナログ−デジタル変換器内のコンパレーターにおける電圧を修正するための信号を発生させるために補正デジタルアナログ変換器を使用するステップ、および
    e.所定の数のビットについてビットトライアルを実行し、対応する変換補正値を生成した後に、アナログ−デジタル変換器が、残余のビットのビットトライアルを実行し、前記残余のビットは冗長性を含むものであることを特徴とする、逐次近似変換アナログ−デジタル変換器を使用したアナログ−デジタル変換を実行する方法。
  7. 逐次近似過程の一部として、ADCによってコンパレーターに生成される電圧から、生成された信号が差し引かれる、請求項6に記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9559716B1 (en) 2015-08-28 2017-01-31 Renesas Electronics Corporation AD converter, AD convert apparatus, and AD convert method

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6331640B1 (en) 1998-10-13 2001-12-18 Hoffmann-La Roche Inc. Diaminopropionic acid derivatives
US7609184B2 (en) * 2007-11-08 2009-10-27 Advantest Corporation D-A convert apparatus and A-D convert apparatus
KR101007063B1 (ko) * 2008-10-31 2011-01-12 한국과학기술원 Sar 방식의 아날로그/디지털 변환기의 디지털 에러수정 방법 및 장치
US7755521B1 (en) * 2008-12-23 2010-07-13 Advantest Corporation A-D convert apparatus, D-A convert apparatus and adjustment method
US7916057B2 (en) * 2009-04-27 2011-03-29 Linear Technology Corporation Complex-admittance digital-to-analog converter
US8164495B2 (en) * 2009-11-12 2012-04-24 Intersil Americas Inc. Integrated non-linearity (INL) and differential non-linearity (DNL) correction techniques for digital-to-analog converters (DACS)
KR101309837B1 (ko) * 2010-03-16 2013-09-23 한국전자통신연구원 순차 접근 아날로그-디지털 변환기 및 그 구동 방법
US8295214B2 (en) * 2010-04-22 2012-10-23 Plx Technology, Inc. Reducing transmit signal components of a receive signal of a transceiver
US8223044B2 (en) * 2010-04-22 2012-07-17 Texas Instruments Incorporated INL correction circuitry and method for SAR ADC
CN101895294B (zh) * 2010-08-12 2013-09-04 聚辰半导体(上海)有限公司 一种用于逐步接近型模数转换器的自测装置和自测方法
KR101716782B1 (ko) 2010-09-30 2017-03-16 삼성전자 주식회사 디지털-아날로그 변환 회로 및 이를 포함하는 아날로그-디지털 변환기
CN101977058B (zh) * 2010-10-28 2013-04-03 电子科技大学 带数字校正的逐次逼近模数转换器及其处理方法
US8456340B2 (en) * 2011-04-13 2013-06-04 Analog Devices, Inc. Self-timed digital-to-analog converter
TWI454065B (zh) * 2011-11-23 2014-09-21 Ind Tech Res Inst 逐次逼近暫存器類比數位轉換器及其線性度校正的方法
US8922416B2 (en) * 2012-04-26 2014-12-30 Marvell World Trade Ltd. Method and apparatus for analog-to-digital converter
TWI497918B (zh) 2012-12-28 2015-08-21 Ind Tech Res Inst 類比數位轉換器及其數位類比轉換器的電容權重估算方法
CN104348485B (zh) * 2013-08-06 2017-09-15 博通集成电路(上海)有限公司 模数转换器和将模拟信号转换为数字信号的方法
US9077355B2 (en) * 2013-08-20 2015-07-07 Broadcom Corporation Switched capacitance converter
CN103546157B (zh) * 2013-10-23 2016-10-05 电子科技大学 电流舵数模转换装置
DE102013222782A1 (de) * 2013-11-08 2015-05-13 Robert Bosch Gmbh Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in einem Bussystem
CN104660261B (zh) * 2013-11-19 2019-01-29 山东共达电声股份有限公司 一种自适应量化的模拟数字转换装置
US9461664B2 (en) 2013-11-26 2016-10-04 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging pixels with improved analog-to-digital circuitry
CN103929178B (zh) 2014-04-29 2017-02-08 中国电子科技集团公司第二十四研究所 逐次逼近模数转换器及其转换方法
US9252792B2 (en) * 2014-05-12 2016-02-02 Texas Instruments Incorporated Tunable frequency-to-voltage controlled oscillation
US9337860B1 (en) * 2014-07-03 2016-05-10 Maxim Integrated Products, Inc. Precision sub-RADIX2 DAC with analog weight based calibration
US9071265B1 (en) 2014-08-12 2015-06-30 Freescale Semiconductor, Inc. Successive approximation analog-to-digital converter with linearity error correction
US9252800B1 (en) * 2014-08-19 2016-02-02 Texas Instruments Incorporated Enhanced resolution successive-approximation register analog-to-digital converter and method
CN105610446B (zh) * 2014-11-10 2019-03-15 瑞昱半导体股份有限公司 连续逼近式模拟至数字转换器与转换方法
TWI568192B (zh) * 2015-05-13 2017-01-21 矽創電子股份有限公司 類比至數位轉換裝置及相關的校正方法與校正模組
JP2017123531A (ja) 2016-01-06 2017-07-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 アナログ/デジタル変換回路
TWI591969B (zh) * 2016-04-15 2017-07-11 瑞昱半導體股份有限公司 數位類比轉換器之校正電路及校正方法
CN107306135B (zh) * 2016-04-22 2020-03-10 瑞昱半导体股份有限公司 数字模拟转换器的校正电路及校正方法
CN106712770B (zh) * 2016-12-28 2020-02-18 深圳市英特瑞半导体科技有限公司 一种提高数模转换器的输出精度的方法和装置
CN107248864B (zh) * 2017-06-08 2020-09-08 中国电子科技集团公司第二十四研究所 基于权重校准的高精度模数转换器及转换方法
EP3484053A1 (en) 2017-11-14 2019-05-15 Nxp B.V. Successive approximation register analog-to-digital converter, electronic device and method therefor
CN111669178B (zh) * 2019-11-29 2023-07-04 西安电子科技大学 一种高精度逐次逼近型模数转换器及其线性度校准方法
CN111431529B (zh) * 2019-12-11 2023-06-06 成都铭科思微电子技术有限责任公司 具有电容失配校正功能的逐次逼近型模数转换器
CN112202448B (zh) * 2020-09-28 2023-08-29 上海艾为电子技术股份有限公司 逐次逼近型模数转换器及其校准方法、电子设备
CN113794475B (zh) * 2021-11-16 2022-03-15 杭州深谙微电子科技有限公司 电容阵列型逐次逼近模数转换器的校准方法
US11811416B2 (en) 2021-12-14 2023-11-07 International Business Machines Corporation Energy-efficient analog-to-digital conversion in mixed signal circuitry
US11984904B2 (en) * 2022-05-04 2024-05-14 Nxp B.V. Analog-to-digital converter (ADC) having calibration
CN117318721B (zh) * 2023-10-27 2024-06-11 重庆览山汽车电子有限公司 基于模数转换器的量化方法与装置、模数转换器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57186828A (en) * 1981-05-04 1982-11-17 Texas Instruments Inc Data acquisition system with self calibration function and method of calibracting same
JPH03206728A (ja) * 1990-01-08 1991-09-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 自己校正方式adコンバータおよびそのテスト方法
JPH03280720A (ja) * 1990-03-29 1991-12-11 Sanyo Electric Co Ltd A/d変換器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4679028A (en) * 1986-03-31 1987-07-07 Motorola Inc. Fault detection algorithm for successive-approximation A/D converters
GB9503783D0 (en) * 1995-02-24 1995-04-12 Fujitsu Ltd Analog-to-digital converters
US5684487A (en) 1995-06-05 1997-11-04 Analog Devices, Incorporated A/D converter with charge-redistribution DAC and split summation of main and correcting DAC outputs
US6404375B1 (en) * 1999-09-09 2002-06-11 Cirrus Logic, Inc. System and method of selecting and using bit testing sequences during successive approximation for calibrating an analog-to-digital converter
US6351231B1 (en) * 1999-12-23 2002-02-26 Analog Devices, Inc. Successive approximation analogue-to-digital converter
DE10139488C1 (de) * 2001-08-10 2003-01-02 Infineon Technologies Ag Analog/Digital-Wandler
JP4011377B2 (ja) * 2002-03-22 2007-11-21 株式会社ルネサステクノロジ A/d変換回路
US6882295B2 (en) * 2003-06-03 2005-04-19 Silicon Labs Cp, Inc., High speed comparator for a SAR converter with resistor loading and resistor bias to control common mode bias
US6850181B1 (en) * 2004-01-08 2005-02-01 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for noise reduction for a successive approximation analog-to-digital converter circuit
US7286075B2 (en) * 2005-11-14 2007-10-23 Analog Devices, Inc. Analog to digital converter with dither
US7501965B2 (en) * 2007-02-06 2009-03-10 Texas Instruments Incorporated Correcting for errors that cause generated digital codes to deviate from expected values in an ADC

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57186828A (en) * 1981-05-04 1982-11-17 Texas Instruments Inc Data acquisition system with self calibration function and method of calibracting same
JPH03206728A (ja) * 1990-01-08 1991-09-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 自己校正方式adコンバータおよびそのテスト方法
JPH03280720A (ja) * 1990-03-29 1991-12-11 Sanyo Electric Co Ltd A/d変換器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9559716B1 (en) 2015-08-28 2017-01-31 Renesas Electronics Corporation AD converter, AD convert apparatus, and AD convert method

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