一种sar-a/d变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及一种SAR-A/D变换器。特别地，本公开涉及混合温度计码 (thermometer code) -二进制码SAR-A/D变换器的自校准的方法以及这样的混合温度计 码-二进制码SAR-A/D变换器。更特别地，本公开涉及作为温度计码SAR-A/D变换器的一 部分以优化模数变换器的积分非线性的数模变换器DAC的自校准的方法。
【背景技术】
[0002] 本领域已知SAR A/D变换器用于模数变换。在这种类型的变换器中，变换是基于 对分（dichotomic)搜索所有可能的量化电平（level)以确定最终的变换值。
[0003] 参考图1，其示出经典SAR-A/D变换器的框图，这样的变换器包括数模变换器 (DAC)、逐次逼近寄存器（SAR)、采样保持电路（S/H)、输入电压Vin和参考电压Vref。特 别地，还可以被集成在DAC变换器中的采样保持电路被配置成捕获输入电压Vin，而将电 压Vin与DAC的输出相比较的电压比较器（Comp)被配置成将结果传输至逐次逼近寄存器 (SAR)，SAR向内部DAC发送Vin的逼近数字码，内部DAC的输出通过等同于要与输入电压 Vin相比较的SAR的输出数字码的模拟信号被反馈给比较器。
[0004] 特别地，在内部DAC中通常采用二进制加权的物理元件以执行变换过程。例如，这 些二进制加权的物理元件包括电阻器、电容器、电流生成器等。
[0005] 为了使用具有等于6的数目Nblt= NBltBin的比特的二进制变换器来变换对应于二 进制码' 10100Γ的电压（即对应于编号41的码），6个物理元件可用。在二进制码' 10100Γ 中，对应于索引〇、3和5的物理元件（即二进制码'101001'中的多个）意在以某种方法被 选择并且对应的变换后的电压是41/64Vref，其中Vref表示要用于变换过程的参考电压。
[0006] 然而，如果使用温度计码SAR A/D变换器，则所有的物理元件通常彼此相等。因此， 在变换过程期间，如果必须使用具有等于6的数目Nblt= NBltBin的比特的温度计码变换器来 变换对应于二进制码'101001'（41)的电压，则选择对应于从0到40的索引的等于64(因 为2 Λ6 = 64)的所有物理元件（而不选择对应于从41到63的索引的物理元件）并且对应 的已变换电压总是等于41/64Vref。
[0007] 相反，在具有混合温度计码和二进制设计的变换器中，将形成变换器的多个物理 元件分为两个子集，即由温度计元件形成的一个子集以及由二进制加权的元件形成的另一 子集。
[0008] 也就是，二进制加权的元件定义由变换器生成的输出码的LSB比特，而温度计元 件定义这样的输出码的MSB比特。
[0009] 应当注意，具有温度计码和二进制设计的变换器的精度由在二进制元件中实现的 最小物理元件来设置并且对应于1LSB，即该比特对应于LSB比特的零索引。
[0010] 图2的示例是具有带有12个比特的温度计码和二进制设计的变换器，其中输出码 如下被组织：
[0011] 二进制物理元件用于从0到5的索引，其表示输出码的LSB比特，其表示0索引由 二进制元件给出，1索引由具有两倍的值（用于0索引的二进制元件的值）的二进制元件给 出，2索引由具有四倍的值（用于0索引的二进制元件的值）的二进制元件给出，等等；以 及
[0012] 温度计元件用于从6到11的索引，其表示输出码的MSB比特，使得每个索引包括 与索引权重减去6 6))的二进制编码所需要的一样多的温度计元件的添加。
[0013] 这样的温度计码ADC的有问题的方面在于，由于后者生成在A/D变换过程中使用 的温度计电平的各个电压V thOTM (Thermo = 0···2\)的值，所以这些电压值VthOTM受到温度 计元件不一致的问题的影响，因为它们理想地应当是但是实际上呈现出不理想，这引入这 样的电压值V thCTm。的误差。
[0014] 因此，假定提供64个温度计元件T,，在SAR变换期间所需要的理想电压VThCTnro是：
[0016] 其中Ttot是温度计元件的总值，Thermo属于从0到64的集合，T」属于集合T。，… ，T ThOTro-l，因为电压电平比元件多一个。然而，由于所有的温度计元件T,有缺点，每个具有 其自己的误差τ ,，因此可以根据以下公式来重写每个温度计元件：
[0017] Tj= T ldeal+ τ j
[0018] 鉴于以上描述，用以下公式来表示在SAR变换期间所需要的理想的电压值VthCTnro:
[0020] 因此，可以用以下公式来表示理想与实际电压序列之间的INL误差：
[0022] 其中INLTh_。表示DAC变换器的第Thermo电平的误差。
[0023] 这样的INLThOTro取决于温度计码误差的数量级并且对于最小和最大电压极限V _ =〇和V_= V = V 64而言固有地等于零（因为在这种情况下假定比特的数目为6)。
[0024] INLThJ直受到温度计元件的缺陷的测量的影响。特别地，证明专利申请 MI2014A000720(其意在被集成在本公开内容中）中公开的校准过程能够以最差测量温度 计元件的DNL误差的一半的准确度来近似理想的特性INL。
[0025] 当然，如果没有以极限准确度来做出温度计元件的测量，则INLThCTIJ直无效。
[0026] 另外的问题是用于开关温度计元件的开关所占用的面积。 【实用新型内容】
[0027] 本实用新型的目的是提供一种SAR-A/D变换器。
[0028] 本公开提供了一种SAR-A/D变换器，包括Nblt比特数模变换器（DAC)，所述数模变 换器（DAC)包括具有多个N Th温度计元件^的第一子变换器（CMSB)以及具有多个二进制加 权的元件的第二子变换器（Q SB)，所述SAR-A/D变换器的特征在于，所述SAR-A/D变换器包 括：被配置成选择所述多个NTh温度计元件T ,的第一组的第一选择器装置、以及被配置成选 择所述多个NTh温度计元件Τ ,的第二组的第二选择器装置，所述第一选择器装置包括每个 与所述第一组中的相应的温度计元件T,信号通信的多个选择器开关，并且所述第二选择器 装置包括与所述第二组中的温度计元件^信号通信的单个选择器开关。
[0029] 根据一个实施例，所述第一组所包含的温度计元件T,的数目大于所述第二组中所 包含的温度计元件^的数目。
[0030] 根据一个实施例，所述第一子变换器（CMSB)的所述温度计元件的数目是2 ANbltTh， 并且所述第二子变换器（QSB)的所述二进制加权的元件的数目是N BltBin。
【附图说明】
[0031] 本公开内容的特性和优点根据在附图的集合中被图示为非限制性示例的可能的 实际实施例的以下详细描述将变得很清楚，在附图中：
[0032] 图1示出现有技术的SAR A/D变换器的框图；
[0033] 图2示出现有技术的SAR A/D变换器的元件的组成的图形表示；
[0034] 图3是校准本实用新型的SAR A/D变换器的方法的流程图；
[0035] 图4、5和6示出当确定性方法用于解决如图3所示的方法时的仿真结果；以及
[0036] 图7示出作为本实用新型的SAR A/D变换器的电容器的温度计元件和二进制加权 的元件的接线电路的框图。
【具体实施方式】
[0037] 即使没有清楚地指出，参考特定实施例描述的各个特征应当意在作为参考其它示 例性实施例描述的其它特征的辅助和/或与其可交换。
[0038] 下文中为了简洁将使用相同的数值来指代关于现有技术描述的部分。
[0039] 鉴于最小化INLThOTJ直而不使用专用或附加硬件，温度计元件T ,的致动序列的冗 余是SAR A/D变换器的高效自校准的关键因素。
[0040] 特别地，所有的致动序列相同（因为所有元件必须相同，即当NBltBin比特等于6时 的64LSB)，但是它们实际上稍有不同，从而元件的致动序列的任何变化涉及ADC的输出码 的变化。
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