JP5946443B2 - 積分非直線性補正を備えた逐次比較レジスタアナログ・デジタル・コンバータ - Google Patents
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Description
第2の導体(12)が、第4の導体(12A)及び第2の(12)及び第4の(12A)導体間に結合される第2のスケーリングキャパシタ(図7のCSCALE)を用いて、第2の補正キャパシタ回路(7B)のキャパシタの第1の端子及びコンパレータ(5)の第2の(−)入力に結合される。
本発明の手法は、数学エンジンを用いる複雑さ、コスト、及び低速を避け、それでも大抵の応用例で許容可能な精度を提供する。また、本発明のSAR ADCの製造中の最終テストは、従来技術のSAR ADCの場合よりもはるかにコストがかからず、はるかに速い。
Claims (20)
- 逐次比較レジスタ(SAR)アナログ・デジタル・コンバータ(ADC)を含むデバイスであって、
前記ADCが、
第1のアナログ入力信号を受け取るために接続され、各々が第1の導体に結合された第1の端子を有する複数のキャパシタを含む、第1のキャパシタデジタル・アナログ・コンバータ(CDAC)と、
前記第1の導体に結合される第1の端子を有する補正キャパシタを含む第1の補正キャパシタ回路と、
前記第1の導体に結合される第1の入力を有するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に結合される入力を有し、更に、前記第1のキャパシタデジタル・アナログ・コンバータの前記キャパシタの第2の端子に結合され、それぞれ、前記第1のキャパシタデジタル・アナログ・コンバータの前記キャパシタの前記第2の端子を第1の基準電圧又は第2の基準電圧のいずれかに選択的に結合するための、複数のスイッチを制御するように結合される第1の出力バスを有する、逐次比較レジスタ論理回路要素であって、前記第1のアナログ入力信号を表すデジタル信号を生成する、前記逐次比較レジスタ論理回路要素と、
前記補正キャパシタの第2の端子を前記第1の基準電圧又は第3の基準電圧のいずれかに選択的に結合するように、前記補正キャパシタの前記第2の端子に結合される第1のスイッチと、
前記アナログ・デジタル・コンバータの転送特性における積分非直線性誤差を補正するように、ストアされた積分非直線性(INL)誤差情報に応答して、前記補正キャパシタの前記第2の端子を前記第1の基準電圧又は第3の基準電圧のいずれかに選択的に結合するように、前記第1のスイッチを制御するよう結合される第1の出力バスを有する、デコーダ回路要素と、
を含む、デバイス。 - 請求項1に記載のデバイスであって、
前記第1の補正キャパシタ回路が複数の補正キャパシタを含み、前記デコーダ回路要素の前記第1の出力バスが、前記第1の補正キャパシタ回路の、それぞれ、前記補正キャパシタの第2の端子に結合される複数のスイッチを制御するよう結合される、デバイス。 - 請求項2に記載のデバイスであって、
前記ADCが、第2のアナログ入力信号を受け取り、各々が前記コンパレータの第2の入力に結合される第2の導体に結合される第1の端子を有する複数のキャパシタを含む、第2のキャパシタデジタル・アナログ・コンバータを含み、前記ADCが、各々が前記第2の導体に結合される第1の端子を有する複数の補正キャパシタを含む第2の補正キャパシタ回路を更に含み、前記逐次比較レジスタ論理回路要素が、前記第2のキャパシタデジタル・アナログ・コンバータの前記キャパシタの第2の端子に結合され、それぞれ、前記第2のキャパシタデジタル・アナログ・コンバータの前記キャパシタの前記第2の端子を前記第1の基準電圧又は前記第2の基準電圧のいずれかに選択的に結合するための、複数のスイッチを制御するように結合される第2の出力バスを有し、前記デコーダ回路要素が、ストアされた積分非直線性誤差情報に応答して、前記第2の補正キャパシタ回路の前記補正キャパシタの前記第2の端子を前記第1の基準電圧又は前記第3の基準電圧のいずれかに選択的に結合するように、前記第2の補正キャパシタ回路の前記補正キャパシタの前記第2の端子に結合される複数のスイッチを制御するように結合される第2の出力バスを有し、前記逐次比較レジスタ論理回路要素が、前記第1及び第2のアナログ入力信号間の差を表すため前記デジタル信号を生成する、デバイス。 - 請求項3に記載のデバイスであって、
前記第1及び第2のキャパシタデジタル・アナログ・コンバータのキャパシタがバイナリに重み付けられている、デバイス。 - 請求項3に記載のデバイスであって、
前記第1及び第2の補正キャパシタ回路の補正キャパシタがバイナリに重み付けされている、デバイス。 - 請求項3に記載のデバイスであって、
前記第1及び第2の補正キャパシタ回路の各々が2つの補正キャパシタを含む、デバイス。 - 請求項3に記載のデバイスであって、
前記第1及び第2の補正キャパシタ回路の各々が6つの補正キャパシタを含む、デバイス。 - 請求項7に記載のデバイスであって、
前記第1の導体が、第3の導体と前記第1及び第3の導体間に結合される第1のスケーリングキャパシタとを用いて、前記第1の補正キャパシタ回路の前記キャパシタの前記第1の端子と前記コンパレータの前記第1の入力とに結合され、前記第2の導体が、第4の導体と前記第2及び第4の導体間に結合される第2のスケーリングキャパシタとを用いて、前記第2の補正キャパシタ回路の前記キャパシタの前記第1の端子と前記コンパレータの前記第2の入力とに結合される、デバイス。 - 請求項1に記載のデバイスであって、
前記デコーダ回路要素が、前記逐次比較レジスタ論理回路要素の一部である、デバイス。 - 請求項9に記載のデバイスであって、
前記デジタル信号が、前記デジタル信号を前記逐次比較レジスタアナログ・デジタル・コンバータのデジタル出力信号にフォーマットするために出力論理回路により受け取られる、デバイス。 - 請求項1に記載のデバイスであって、
前記逐次比較レジスタロジックによる所定の数の初期ビット決定の結果が、前記補正キャパシタのどれが前記第3の基準電圧に選択的に結合されるべきかを決定するようルックアップテーブルにアクセスするため、前記デコーダ回路要素によって用いられる、デバイス。 - 請求項11に記載のデイバスであって、
前記ADCが、前記第3の基準電圧を生成するためにデジタルスケーリング信号を受け取るように結合される入力を有するデジタル・アナログ・コンバータを更に含む、デバイス。 - 請求項1に記載のデバイスであって、
前記積分非線形誤差が、主として、前記第1及び第2のキャパシタデジタル・アナログ・コンバータの前記キャパシタの電圧係数により生じる、デバイス。 - 請求項11に記載のデバイスであって、
前記ルックアップテーブルが、統計的に決定される積分非直線性補正情報をストアする、デバイス。 - 逐次比較レジスタ(SAR)アナログ・デジタル・コンバータ(ADC)において積分非直線性誤差を低減するための方法であって、
前記ADCが、
各々が第1の導体に結合される第1の端子を有する複数のキャパシタを含む、アナログ入力信号を受け取るキャパシタデジタル・アナログ・コンバータ(CDAC)と、
前記第1の導体に結合された第1の入力を有するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に結合された入力を有し、更に、前記キャパシタデジタル・アナログ・コンバータの前記キャパシタの第2の端子に結合され、それぞれ、前記第2の端子を第1の基準電圧又は第2の基準電圧のいずれかに選択的に結合するための、複数のスイッチを制御するように結合される第1の出力バスを有する、逐次比較レジスタ(SAR)論理回路要素であって、前記入力信号を表すデジタル信号を生成する、前記逐次比較レジスタ論理回路要素と、
を含み、
前記方法が、
ストアされた積分非直線性誤差情報を提供することと、
補正キャパシタ回路内の複数の補正キャパシタの各々の第1の端子を前記第1の導体に結合することと、
前記逐次比較レジスタアナログ・デジタル・コンバータの伝達関数における非線形性誤差を補正するように、ストアされた非線形性補正誤差情報に応答して、前記補正キャパシタの第2の端子を、それぞれ、前記第1の基準電圧又は第3の基準電圧のいずれかに選択的に結合するように、前記補正キャパシタの各々の第2の端子に結合されるスイッチを制御することと、
を含む、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記補正キャパシタのどれが前記第3の基準電圧に選択的に結合されるべきかを決定するようルックアップテーブルにアクセスするため前記逐次比較レジスタ論理回路要素による所定の数の初期ビット決定の結果を利用することを更に含む、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記ルックアップテーブル内の統計的に決定される積分非直線性補正情報をストアすることを更に含む、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記積分非直線性誤差が、主として、前記キャパシタデジタル・アナログ・コンバータの前記キャパシタの電圧係数により生じ、前記方法が、前記逐次比較レジスタアナログ・デジタル・コンバータのための理想的な伝達関数から前記逐次比較レジスタアナログ・デジタル・コンバータのための実際の伝達関数を減算することにより前記積分非直線性誤差を決定することを更に含む、方法。 - 請求項18に記載の方法であって、
デジタルスケーリング信号を受け取るよう結合される入力を有するデジタル・アナログ・コンバータを用いて前記第3の基準電圧を生成することを更に含む、方法。 - 逐次比較レジスタ(SAR)アナログ・デジタル・コンバータ(ADC)において積分非直線性誤差を低減するための回路要素であって、
前記ADCが、
各々第1の導体に結合される第1の端子を有する複数のキャパシタを含む、アナログ入力信号を受け取るキャパシタデジタル・アナログ・コンバータ(CDAC)と、
前記第1の導体に結合される第1の入力を有するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に結合される入力を有し、更に、前記キャパシタデジタル・アナログ・コンバータの前記キャパシタの第2の端子に結合され、それぞれ、前記第2の端子を第1の基準電圧又は第2の基準電圧のいずれかに選択的に結合するための、複数のスイッチを制御するように結合される第1の出力バスを有する、逐次比較レジスタ(SAR)論理回路要素であって、前記入力信号を表すデジタル信号を生成する、前記逐次比較レジスタ論理回路要素と、
を含み、
前記回路要素が、
補正キャパシタ回路内の複数の補正キャパシタの各々の第1の端子を前記第1の導体に結合するための第1の補正キャパシタ手段と、
積分非直線性誤差情報をストアするための手段と、
前記逐次比較レジスタアナログ・デジタル・コンバータの伝達関数における積分非直線性誤差を補正するために、ストアされた積分非直線性誤差情報に応答して、前記補正キャパシタの第2の端子を、それぞれ、前記第1の基準電圧又は第3の基準電圧のいずれかに選択的に結合するよう、補正キャパシタの各々の第2の端子に結合されるスイッチを制御するための手段と、
を含む、回路要素。
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