专利名称：模数转换器中的增益误差校正的制作方法
模数转换器中的增益误差校正相关申请本申请要求提交于2005年6月16日并转让给其受让人的题为"Gain and Offset Error Correction Methods (增益和偏置误差校正方法)"的美国临时申请 No.60/691,964号的优先权，该临时申请通过援引被明确包括于此。技术领域本公开一般涉及增益误差校正。尤其，本公开涉及诸如模数转换器(ADC) 等离散时间电路中的偏置和增益误差校正。
背景技术：
通常在任何ADC中，在零标度(zero-code)码处存在系统偏置误差而在全标 度码(fbll-scale-code)处存在系统增益误差。由于这些误差是系统性的，它们可在 经过ADC大规模生产之前的第一轮测试之后被校准。这些误差在以往是通过使用包括校正码的査找表或通过使用相关的二次质量 检验(double-sampling)来校正的。这些方法涉及更多的电路并且要求更高的功率。 在ADC被用在诸如无线电话、PDA或膝上型计算机等较小的电池供电环境中的情 况下，电路最小化和功耗节省以维护电池寿命更加重要。相应地，提供一种用于校正偏置误差的改善的系统将是有利的。发明内容公开了一种包括电容器之间的电荷共享的用于校正增益误差的系统和方法。 在一特定实施例中， 一种校正增益误差的系统和方法可包括通过将校正电容 器的并联开关转为开在采样阶段期间使该校正电容器放电。然后在保持阶段期间， 将其连接至采样-保持电容器从而导致采样-保持电容器与校正电容器之间的电荷 共享。在一个特定实施例中，设置了随模数转换器(ADC) —起使用的误差校正电据图示的模拟结果，类型I的天线(
图18A)在第l象限描绘较小的圆。 类型II的天线(图19A)描绘较大的圆。因此，可知类型I比类型II更 适于宽带的产品用途。但从易于制造和成本的观点来看，类型II比类型 I更有利。实施例4在第1实施例说明的图8B、图10A中对电感器长度s2与电容CCP 的关系进行了研究。例如当介电常数s,为2.3的衬垫厚度t为3mm、龟感 器长度s2为15mm的情况下，天线全长L为73mm时电容Ccp约为0.55pF， 天线全长L为63mm时电容Ccp约为0.8pF。在第2实施例说明的图13A、图14A中也对电感器长度s2与电容 Ccp的关系进行了研究。例如当介电常数s,为3.0的衬垫厚度t为3mm、 电感器长度s2为6mm的情况下，天线全长L为73mm时电容Ccp约为 0.6pF，天线全长L为63mm时电容Ccp约为1.6pF。根据这种关系可预测出天线全长L变短时电容Ccp变大、天线全长L 变长时电容Ccp变小的结论。这暗示可以不是通过调节电感器长度s2而 是通过调节天线全长L来使其符合适当的电容Ccp。在本发明的第4实施 例中，基于这种观点对天线全长L进行调节。图22A表示使天线全长L在63mm 73mm之间变化时的电容CCP。 衬垫厚度t为3mm，电感器长度s2为15mm。如图所示可知，天线全长 L增加时电容Ccp减小。根据图22A可知，若使电容约为0.6pF则使全长 L约为67mm即可。图22B表示天线全长L与增益的关系。可知在全长 为67mm时增益约为-4.5dBi。图22C表示天线全长L与电阻的关系。可 知在全长为67mm时电阻为20kQ 。根据本实施例，不是通过调节天线的电感器长度s2而是通过调节天 线全长L，来使天线和集成电路的阻抗匹配。由于调节电感器长度必须变 更导电性线路的图案，所以需要伴随线路变更的焊接等作业。因而焊接 的好坏将给天线的损耗电阻等带来影响。与之相对，本实施例不需要变 更焊接等，导电性图案的切断精度将对天线特性带来影响。另一方面，图8A的天线尺寸用于衬垫厚度较厚的情况，图10A的器时钟162被用于为比较器130定时且锁存时钟163被用于为锁存器140定时。输入电压和由图1中的SAR-ADC生成的基准电压在图2中被示出。所釆样 的输入电压由实线200表示，而虚线210表示基准电压。如图2中所示，按从最高 有效位开始到最低有效位的顺序从图1中的SAR-ADC提取位直到获得所有的位。 如在该图中所表示的，VDD是满标度(foll-scale)电压而Vgnd是零标度(zero-scale) 电压。参照图1，有各种可直接造成偏置和增益误差的要素，诸如(比较器130、 DAC 170、以及采样-保持电路I20)。误差的根源可被分类为比较器130的失配、采样 -保持电路120开关的电荷注入、从DAC 170到采样-保持电路120的基准耦合(回 踢(kickback)噪声)、以及DAC 170上的寄生元件。这些误差是系统性的并且可 以在系统表征(characterization)之后来校准。图3中表示了偏置和增益误差对经转换的码的影响的一个示例的示图。如图 所示，线条300表示经转换的码匹配输入信号情形下ADC的理想输出。偏置误差 导致该理想的线条偏移，这由线条310表示。如线条320所表示的，增益误差导致 线条的斜率变化。可存在这两种类型的误差中的一种或两种。现在参照图4，与采样-保持电路420 —起示出了增益误差校正电路430的一 个示例性实施例。采样-保持电路420包括采样-保持开关422以及采样-保持电容器425 (Csh)。 采样-保持电路420的其它组件未示出。釆样-保持电路420的输出被馈送给误差校 正电路430。例如可以是CMOS开关的采样-保持开关422控制采样过程。基本上， 当①1为有效高态时，采样-保持开关422起作用(闭合)且输入信号被传到采样-保持电容器425以及误差校正电路430的校正电容器435的顶板。当采样-保持开 关422被打开时，采样过程结束并开始保持操作。釆样-保持电容器425可由多个 单位大小的电容器(Cu)，例如两百个Cu组成。增益误差校正电路430包括第一开关435、第二开关440以及校正电容器435 (Ccorr)。如图所示，采样-保持电路420的输出被耦合到第一开关440。当0>2 为有效高态时第一开关440被启用，由此进行保持过程。第一开关440还被耦合到 第二开关445与校正电容器435的并行排列。当Ol为有效高态时第二开关445被 启用，由此进行采样过程。校正电容器435的底板被耦合到基准电压Vx。通过启用第二开关445，校正电容器435在ADC的采样阶段被放电。在保持 阶段，它通过第一开关440被连接到采样-保持电容器425。这将导致采样-保持电容器425与校正电容器435之间的电荷共享。顶板上的最终电压将为 Vsampled=VIN*Csh/(Csh+Ccorr)。由于误差校正电路430引入了一被输入电压乘的 因子，所以可有效地抵消增益误差。如果需要，可通过开关与Ccorr并联的电容器 (未示出)或通过改变Vx上的电压来使Ccorr的有效值可编程。图5示出了具有图4中误差校正电路的ADC的一个示例性实施例。ADC 500 的元件与图1中ADC 100的元件类似，然而在采样-保持电路120与比较器140之 间包括误差校正电路430。使用这里所公开结构的配置，这里所述的系统和方法提供了校正ADC内增益 误差的方法。由此避免了增益误差校正的需要。对所公开的实施例的之前描述被提供用以使得本领域的任何技术人员能够利 用或使用本公开。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员将是显而易见的， 且这里所述的普遍原理可应用到其它实施例而不会背离本公开的精神实质和范围。 由此，本公开无意被限于在此所示的实施例，而与依照如所附权利要求所限定的原 理和新颖特征的最宽的范围相一致。
权利要求
1.一种可随模数转换器(ADC)一起使用的误差校正电路，包括第一开关；并行排列且耦合至所述第一开关的第二开关和校正电容器，所述第二开关还被耦合至接地且所述校正电容器还被耦合至一基准电压；其中，所述第一开关被设为在所述ADC的保持模式期间起作用而所述第二开关被设为在所述ADC的采样阶段期间起作用。
2. —种模数转换器(ADC)，包括 釆样-保持电路；耦合至所述采样-保持电路的比较器；以及耦合至所述采样-保持电路和所述比较器的误差校正电路，所述误差校正电路 包括第一开关；并行排列且耦合至所述第一开关的第二开关和校正电容器，所述第二开 关还被耦合至接地且所述校正电容器还被耦合至一基准电压；其中，所述第一开关被设为在所述ADC的保持模式期间起作用而所述第 二开关被设为在所述ADC的采样阶段期间起作用。
3. —种可随具有采样-保持电容器的模数转换器(ADC) —起使用的误差校 正电路，包括校正电容装置；以及耦合至所述校正电容装置的开关装置，其中所述开关装置被设成在所述ADC 的采样阶段期间使所述校正电容装置放电，并使所述校正电容装置与所述ADC的 所述采样-保持电容器之间能够实现电荷共享。
4. 一种模数转换器(ADC)，包括采样-保持装置，包括采样-保持开关装置和采样-保持电容装置； 用于比较的装置；以及耦合至所述采样-保持装置和所述用于比较的装置的误差校正装置，所述误差 校正装置包括校正电容装置；以及耦合至所述校正电容装置的开关装置，其中所述开关装置被设成在所述 ADC的采样阶段期间使所述校正电容装置放电，并使所述校正电容装置与所述釆 样-保持电容装置之间能实现电荷共享。
全文摘要
一种用于模数转换器(ADC)的误差校正电路，包括第一开关；并行排列且耦合至第一开关的第二开关和校正电容器。第二开关还被耦合至接地且校正电容器还被耦合至一基准电压，其中，第一开关被设为在ADC的保持模式期间起作用而第二开关被设为在ADC的采样阶段起作用。
文档编号H03M1/06GK101228696SQ200680026639
公开日2008年7月23日 申请日期2006年6月9日 优先权日2005年6月16日
发明者M·秋 申请人:高通股份有限公司