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模拟技术相关技术文章采用多级比较器各级一次性消失调结构实现18为逐次逼近式ADC的设计
数字信号处理技术在高分辨率图象、视频处理及无线通信等领域的广泛应用, 导致对高速、高精度、基于标准CMOS 工艺的可嵌入式ADC 的需求量与日俱增。对于迅速发展的基于IP 设计的片上系统集成技术, 功耗低、面积小、可嵌入的ADC 核心模块逐渐成为数模混合信号IC 设计的关键。伴随技术的发展, ADC 的结构出现了多种实现方案, 如过采样Σ- △型、全并行( Flash) 、流水线和逐次逼近( Successive-approximatiON RegiSTer) 等结构。其中, FlashADC 转换器和Σ- Δ ADC 转换器,它们分别满足高速、高精度两个极端的需求。而逐次逼近转换器( SARADC) 具有中等速度( 5 MS/s 以下) 、中等精度( 8~18 位) 、低功耗和低成本的综合优势,在更加广阔的领域中得到了应用。
由于SARADC 能够适应多种模拟输入方式( 单级、双级、差分) , 在开关、多通道应用中能保证零数据延迟,而且速度、精度适中, 功耗、成本低, 因此, 在工业控制方面应用广泛, 适用于测量各种物理量的传感器。例如, 在传感器网络中, 成千上万个传感器节点由1 块电池或者几平方毫米的太阳能电池供电, 这就要求传感器节点面积小、成本低, 而且长时间工作消耗的能量也很小, SAR ADC 可满足这种应用需求。SAR ADC 还广泛应用于医学仪器的成像系统, 例如CT 扫描仪、MRI 和X 射线系统。SAR ADC零延迟、较高采样速率和较好DAC 指标的优势, 保证了成像系统的高刷新速率和高成像分辨率; 而且,这种ADC 面积小、功耗低等优势在便携式医学仪器、安防安检系统应用中也得到了充分发挥。
然而, ADC 的精度和线性度会受到元件匹配度和系统失调以及噪声等因素的限制, 因此通常需要采用自动失调消除、数字校准等技术以改善其性能。
激光矫正技术通常用以提高转换器中元件的匹配度, 但也同时受到封装时的机械应力、制造工艺以及生产成本等问题的影响。
本文提供了一种基于二进制加权电容阵列DAC 的数字校准算法, 将校准误差在芯片测试时测出并烧写到ROM中, 并在ADC 应用时将ROM中的数据读出对应加载到电容阵列中, 实现对DAC 的校准; 同时采用了高效的比较器消除失调技术, 大大提高了ADC 的精度。