一种逐次逼近模数转换器中的比较器及失调校准方法与流程

本申请涉及数模转换，具体涉及一种逐次逼近模数转换器中的比较器及失调校准方法。

背景技术：

1、逐次逼近模数转换器主要由比较器、锁存器、数模转换器和数字逻辑电路组成，可以将模拟信号转化为n位数字信号。比较器将待测电压信号与数模转换器输出信号从高位到低位进行逐次比较，数字逻辑电路根据比较器的输出决定每一位的值。逐次逼近模数转换器中的比较器是差分输入，根据两输入端的电压大小输出高或低电平，比较器的精度主要受到失调误差影响，比较器中的失调来自于制造工艺中的不确定性，标称相同的器件都存在不同程度的不匹配(即失配)，这会导致对应电路节点的电压(或电流)产生误差，称其为失调。而比较器的精度影响逐次逼近模数转换器的性能，因此，比较器中产生的失调成为制约提高模数转换器位数的主要因素。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种逐次逼近模数转换器中的比较器及失调校准方法，可以校准比较器中由于失调产生的误差。

2、根据本申请的一方面，本申请一实施例提供的逐次逼近模数转换器中的比较器，包括：两个输入选择器，两个所述输入选择器的输出端分别接在所述比较器的正输入端和负输入端，每个所述输入选择器的输入端分别连接待测信号电压和参考电压，两个所述输入选择器交换输入所述待测信号电压和所述参考电压；其中，两个所述输入选择器交换输入电压前，所述比较器输出第一输出电压，两个所述输入选择器交换输入电压后，所述比较器输出第二输出电压；加法器，所述加法器与所述锁存器连接，所述加法器用于计算所述第一输出电压和所述第二输出电压的平均值。

3、在一实施例中，所述两个输入选择器包括第一输入选择器和第二输入选择器，所述第一输入选择器连接在所述比较器的正输入端，所述第二输入选择器连接在所述比较器的负输入端，在所述比较器每次比较时，所述第一输入选择器第一次选择输入所述待测信号电压，所述第二输入选择器第一次选择输入所述参考电压；所述第一输入选择器第二次选择输入所述参考电压，所述第二输入选择器第二次选择输入所述待测信号电压。

4、根据本申请的另一方面，本申请一实施例提供的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，适用于上述任一项实施例所述的逐次逼近模数转换器中的比较器，所述逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法包括：根据两个所述输入选择器分别输入的所述待测信号电压、所述参考电压以及所述比较器产生的第一失调电压，获得所述第一输出电压；获取两个所述输入选择器交换输入的所述参考电压、所述待测信号电压以及所述比较器产生的第二失调电压，获得所述第二输出电压；计算所述第一输出电压和所述第二输出电压的平均值，根据所述平均值确定所述比较器的输出结果；其中，所述第一失调电压与所述第二失调电压相加为零。

5、在一实施例中，所述根据两个所述输入选择器分别输入的所述待测信号电压、所述参考电压以及所述比较器产生的第一失调电压，获得所述第一输出电压包括：根据所述比较器正输入端输入的所述待测信号电压、所述比较器负输入端输入的所述参考电压以及所述第一失调电压，获得第一输出电压；所述第一输出电压表示交换前，所述比较器正输入端输出的第一电压和所述比较器负输入端输出的第二电压；其中，所述获取两个所述输入选择器交换输入的所述待测信号电压、所述参考电压以及所述比较器产生的第二失调电压，获得所述第二输出电压包括：根据所述比较器正输入端输入的所述参考电压、所述比较器负输入端输入的所述待测信号电压以及所述第二失调电压，获得第二输出电压；所述第二输出电压表示交换后，所述比较器正输入端输出的第三电压和所述比较器负输入端输出的第四电压。

6、在一实施例中，所述根据所述比较器正输入端输入的所述待测信号电压、所述比较器负输入端输入的所述参考电压以及所述第一失调电压，获得第一输出电压包括：第一电压＝所述比较器正输入端输入的所述待测信号电压+所述第一失调电压；所述第二电压＝所述比较器负输入端输入的所述参考电压。

7、在一实施例中，所述根据所述比较器正输入端输入的所述参考电压、所述比较器负输入端输入的所述待测信号电压以及所述第二失调电压，获得第二输出电压包括：所述第四电压＝所述比较器负输入端输入的所述待测信号电压+所述第二失调电压；所述第三电压＝所述比较器正输入端输入的所述参考电压。

8、在一实施例中，所述计算所述第一输出电压和所述第二输出电压的平均值包括：所述第一电压＝所述比较器正输入端输入的所述待测信号电压+所述第一失调电压；所述第二电压＝所述参考电压；所述第四电压＝所述比较器负输入端输入的所述待测信号电压+所述第二失调电压；所述第三电压＝所述参考电压；所述平均值＝[(所述第一电压+所述第四电压)/(所述第二电压+所述第三电压)]/2；其中，所述根据所述平均值确定所述比较器的输出结果包括：根据消除失调电压的所述待测信号电压/所述参考电压，确定所述比较器的输出结果。

9、在一实施例中，所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法还包括：根据所述比较器其中一端的输出电压与所述比较器另一端输出的所述参考电压的比值，获得所述比较器的输出结果；当所述输出结果表示比较器其中一端的输出电压大于另一端输出的所述参考电压时，所述比较器输出高电平；当所述输出结果表示比较器其中一端的输出电压小于另一端输出的所述参考电压时，所述比较器输出低电平。

10、在一实施例中，所述根据所述比较器其中一端的输出电压与所述比较器另一端输出的所述参考电压的比值，获得所述比较器的输出结果包括：第一次比值＝(所述比较器正输入端输出的所述待测信号电压+失调电压)/所述比较器负输入端输出的所述参考电压；及第二次比值＝所述比较器负输入端输入的所述待测信号电压/(所述比较器正输入端输出的所述参考电压+所述失调电压)；(第一次比值+第二次比值)/2＝所述待测信号电压/所述参考电压；所述比较器的输出结果＝所述待测信号电压/所述参考电压。

11、在一实施例中，所述根据所述比较器其中一端的输出电压与所述比较器另一端输出的所述参考电压的比值，获得所述比较器的输出结果包括：第一次比值＝(所述比较器负输入端输出的所述参考电压+失调电压)/所述比较器正输入端输出的所述待测信号电压；及第二次比值＝所述比较器正输入端输出的所述参考电压/(所述比较器负输入端输出的所述待测信号电压+所述失调电压)；(第一次比值+第二次比值)/2＝所述待测信号电压/所述参考电压；所述比较器的输出结果＝所述待测信号电压/所述参考电压。

12、本申请实施例提供的逐次逼近模数转换器中的比较器及失调校准方法，利用了逐次逼近模数转换器的工作特性，可以无视比较器失调电压的具体电压值，用数字电路解决模拟失调电压问题。并且，该校准具有实时性，不受温度和偏置电压的影响，具有很强的实用性和可实现性。最后，逐次逼近模数转换器无需依靠额外的设备进行校准，可以节省版图面积。

技术特征：

1.一种逐次逼近模数转换器中的比较器，其特征在于，所述逐次逼近模数转换器中的比较器包括：

2.根据权利要求1所述的逐次逼近模数转换器中的比较器，其特征在于，所述两个输入选择器包括第一输入选择器和第二输入选择器，所述第一输入选择器连接在所述比较器的正输入端，所述第二输入选择器连接在所述比较器的负输入端，在所述比较器每次比较时，所述第一输入选择器第一次选择输入所述待测信号电压，所述第二输入选择器第一次选择输入所述参考电压；所述第一输入选择器第二次选择输入所述参考电压，所述第二输入选择器第二次选择输入所述待测信号电压。

3.一种逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，适用于权利要求1-2中任一项所述的逐次逼近模数转换器中的比较器，其特征在于，所述逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法包括：

4.根据权利要求3所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，其特征在于，所述根据两个所述输入选择器分别输入的所述待测信号电压、所述参考电压以及所述比较器产生的第一失调电压，获得所述第一输出电压包括：

5.根据权利要求4所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，其特征在于，所述根据所述比较器正输入端输入的所述待测信号电压、所述比较器负输入端输入的所述参考电压以及所述第一失调电压，获得第一输出电压包括：

6.根据权利要求4所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，其特征在于，所述根据所述比较器正输入端输入的所述参考电压、所述比较器负输入端输入的所述待测信号电压以及所述第二失调电压，获得第二输出电压包括：

7.根据权利要求4所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，其特征在于，所述计算所述第一输出电压和所述第二输出电压的平均值包括：

8.根据权利要求3所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，其特征在于，所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法还包括：

9.根据权利要求4所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，其特征在于，所述根据所述比较器其中一端的输出电压与所述比较器另一端输出的所述参考电压的比值，获得所述比较器的输出结果包括：

10.根据权利要求4所述的逐次逼近模数转换器中比较器的失调校准方法，其特征在于，所述根据所述比较器其中一端的输出电压与所述比较器另一端输出的所述参考电压的比值，获得所述比较器的输出结果包括：

技术总结
本申请提供了一种逐次逼近模数转换器中的比较器及失调校准方法，其中，逐次逼近模数转换器中的比较器包括两个输入选择器，两个所述输入选择器的输出端分别接在所述比较器的正输入端和负输入端，每个所述输入选择器的输入端分别连接待测信号电压和参考电压，两个所述输入选择器交换输入所述待测信号电压和所述参考电压；其中，两个所述输入选择器交换输入电压前，所述比较器输出第一输出电压，两个所述输入选择器交换输入电压后，所述比较器输出第二输出电压；加法器，所述加法器用于计算所述第一输出电压和所述第二输出电压的平均值。本申请可以校准比较器中由于失调产生的误差。

技术研发人员：肖仕勋
受保护的技术使用者：重庆中星微人工智能芯片技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11