專利名稱：模數轉換器中的增益誤差校正的制作方法
模數轉換器中的增益誤差校正相關申請本申請要求提交于2005年6月16日并轉讓給其受讓人的題為"Gain and Offset Error Correction Methods (增益和偏置誤差校正方法)"的美國臨時申請 No.60/691,964號的優先權，該臨時申請通過援引被明確包括于此。技術領域本公開一般涉及增益誤差校正。尤其，本公開涉及諸如模數轉換器(ADC) 等離散時間電路中的偏置和增益誤差校正。
背景技術：
通常在任何ADC中，在零標度(zero-code)碼處存在系統偏置誤差而在全標 度碼(fbll-scale-code)處存在系統增益誤差。由于這些誤差是系統性的，它們可在 經過ADC大規模生產之前的第一輪測試之后被校準。這些誤差在以往是通過使用包括校正碼的査找表或通過使用相關的二次質量 檢驗(double-sampling)來校正的。這些方法涉及更多的電路并且要求更高的功率。 在ADC被用在諸如無線電話、PDA或膝上型計算機等較小的電池供電環境中的情 況下，電路最小化和功耗節省以維護電池壽命更加重要。相應地，提供一種用于校正偏置誤差的改善的系統將是有利的。發明內容公開了一種包括電容器之間的電荷共享的用于校正增益誤差的系統和方法。 在一特定實施例中， 一種校正增益誤差的系統和方法可包括通過將校正電容 器的并聯開關轉為開在采樣階段期間使該校正電容器放電。然后在保持階段期間， 將其連接至采樣-保持電容器從而導致采樣-保持電容器與校正電容器之間的電荷 共享。在一個特定實施例中，設置了隨模數轉換器(ADC) —起使用的誤差校正電據圖示的模擬結果，類型I的天線(
圖18A)在第l象限描繪較小的圓。 類型II的天線(圖19A)描繪較大的圓。因此，可知類型I比類型II更 適于寬帶的產品用途。但從易于制造和成本的觀點來看，類型II比類型 I更有利。實施例4在第1實施例說明的圖8B、圖10A中對電感器長度s2與電容CCP 的關系進行了研究。例如當介電常數s,為2.3的襯墊厚度t為3mm、龜感 器長度s2為15mm的情況下，天線全長L為73mm時電容Ccp約為0.55pF， 天線全長L為63mm時電容Ccp約為0.8pF。在第2實施例說明的圖13A、圖14A中也對電感器長度s2與電容 Ccp的關系進行了研究。例如當介電常數s,為3.0的襯墊厚度t為3mm、 電感器長度s2為6mm的情況下，天線全長L為73mm時電容Ccp約為 0.6pF，天線全長L為63mm時電容Ccp約為1.6pF。根據這種關系可預測出天線全長L變短時電容Ccp變大、天線全長L 變長時電容Ccp變小的結論。這暗示可以不是通過調節電感器長度s2而 是通過調節天線全長L來使其符合適當的電容Ccp。在本發明的第4實施 例中，基于這種觀點對天線全長L進行調節。圖22A表示使天線全長L在63mm 73mm之間變化時的電容CCP。 襯墊厚度t為3mm，電感器長度s2為15mm。如圖所示可知，天線全長 L增加時電容Ccp減小。根據圖22A可知，若使電容約為0.6pF則使全長 L約為67mm即可。圖22B表示天線全長L與增益的關系。可知在全長 為67mm時增益約為-4.5dBi。圖22C表示天線全長L與電阻的關系。可 知在全長為67mm時電阻為20kQ 。根據本實施例，不是通過調節天線的電感器長度s2而是通過調節天 線全長L，來使天線和集成電路的阻抗匹配。由于調節電感器長度必須變 更導電性線路的圖案，所以需要伴隨線路變更的焊接等作業。因而焊接 的好壞將給天線的損耗電阻等帶來影響。與之相對，本實施例不需要變 更焊接等，導電性圖案的切斷精度將對天線特性帶來影響。另一方面，圖8A的天線尺寸用于襯墊厚度較厚的情況，圖10A的器時鐘162被用于為比較器130定時且鎖存時鐘163被用于為鎖存器140定時。輸入電壓和由圖1中的SAR-ADC生成的基準電壓在圖2中被示出。所釆樣 的輸入電壓由實線200表示，而虛線210表示基準電壓。如圖2中所示，按從最高 有效位開始到最低有效位的順序從圖1中的SAR-ADC提取位直到獲得所有的位。 如在該圖中所表示的，VDD是滿標度(foll-scale)電壓而Vgnd是零標度(zero-scale) 電壓。參照圖1，有各種可直接造成偏置和增益誤差的要素，諸如(比較器130、 DAC 170、以及采樣-保持電路I20)。誤差的根源可被分類為比較器130的失配、采樣 -保持電路120開關的電荷注入、從DAC 170到采樣-保持電路120的基準耦合(回 踢(kickback)噪聲)、以及DAC 170上的寄生元件。這些誤差是系統性的并且可 以在系統表征(characterization)之后來校準。圖3中表示了偏置和增益誤差對經轉換的碼的影響的一個示例的示圖。如圖 所示，線條300表示經轉換的碼匹配輸入信號情形下ADC的理想輸出。偏置誤差 導致該理想的線條偏移，這由線條310表示。如線條320所表示的，增益誤差導致 線條的斜率變化。可存在這兩種類型的誤差中的一種或兩種。現在參照圖4，與采樣-保持電路420 —起示出了增益誤差校正電路430的一 個示例性實施例。采樣-保持電路420包括采樣-保持開關422以及采樣-保持電容器425 (Csh)。 采樣-保持電路420的其它組件未示出。釆樣-保持電路420的輸出被饋送給誤差校 正電路430。例如可以是CMOS開關的采樣-保持開關422控制采樣過程。基本上， 當①1為有效高態時，采樣-保持開關422起作用(閉合)且輸入信號被傳到采樣-保持電容器425以及誤差校正電路430的校正電容器435的頂板。當采樣-保持開 關422被打開時，采樣過程結束并開始保持操作。釆樣-保持電容器425可由多個 單位大小的電容器(Cu)，例如兩百個Cu組成。增益誤差校正電路430包括第一開關435、第二開關440以及校正電容器435 (Ccorr)。如圖所示，采樣-保持電路420的輸出被耦合到第一開關440。當0>2 為有效高態時第一開關440被啟用，由此進行保持過程。第一開關440還被耦合到 第二開關445與校正電容器435的并行排列。當Ol為有效高態時第二開關445被 啟用，由此進行采樣過程。校正電容器435的底板被耦合到基準電壓Vx。通過啟用第二開關445，校正電容器435在ADC的采樣階段被放電。在保持 階段，它通過第一開關440被連接到采樣-保持電容器425。這將導致采樣-保持電容器425與校正電容器435之間的電荷共享。頂板上的最終電壓將為 Vsampled=VIN*Csh/(Csh+Ccorr)。由于誤差校正電路430引入了一被輸入電壓乘的 因子，所以可有效地抵消增益誤差。如果需要，可通過開關與Ccorr并聯的電容器 (未示出)或通過改變Vx上的電壓來使Ccorr的有效值可編程。圖5示出了具有圖4中誤差校正電路的ADC的一個示例性實施例。ADC 500 的元件與圖1中ADC 100的元件類似，然而在采樣-保持電路120與比較器140之 間包括誤差校正電路430。使用這里所公開結構的配置，這里所述的系統和方法提供了校正ADC內增益 誤差的方法。由此避免了增益誤差校正的需要。對所公開的實施例的之前描述被提供用以使得本領域的任何技術人員能夠利 用或使用本公開。對這些實施例的各種修改對本領域的技術人員將是顯而易見的， 且這里所述的普遍原理可應用到其它實施例而不會背離本公開的精神實質和范圍。 由此，本公開無意被限于在此所示的實施例，而與依照如所附權利要求所限定的原 理和新穎特征的最寬的范圍相一致。
權利要求
1.一種可隨模數轉換器(ADC)一起使用的誤差校正電路，包括第一開關；并行排列且耦合至所述第一開關的第二開關和校正電容器，所述第二開關還被耦合至接地且所述校正電容器還被耦合至一基準電壓；其中，所述第一開關被設為在所述ADC的保持模式期間起作用而所述第二開關被設為在所述ADC的采樣階段期間起作用。
2. —種模數轉換器(ADC)，包括 釆樣-保持電路；耦合至所述采樣-保持電路的比較器；以及耦合至所述采樣-保持電路和所述比較器的誤差校正電路，所述誤差校正電路 包括第一開關；并行排列且耦合至所述第一開關的第二開關和校正電容器，所述第二開 關還被耦合至接地且所述校正電容器還被耦合至一基準電壓；其中，所述第一開關被設為在所述ADC的保持模式期間起作用而所述第 二開關被設為在所述ADC的采樣階段期間起作用。
3. —種可隨具有采樣-保持電容器的模數轉換器(ADC) —起使用的誤差校 正電路，包括校正電容裝置；以及耦合至所述校正電容裝置的開關裝置，其中所述開關裝置被設成在所述ADC 的采樣階段期間使所述校正電容裝置放電，并使所述校正電容裝置與所述ADC的 所述采樣-保持電容器之間能夠實現電荷共享。
4. 一種模數轉換器(ADC)，包括采樣-保持裝置，包括采樣-保持開關裝置和采樣-保持電容裝置； 用于比較的裝置；以及耦合至所述采樣-保持裝置和所述用于比較的裝置的誤差校正裝置，所述誤差 校正裝置包括校正電容裝置；以及耦合至所述校正電容裝置的開關裝置，其中所述開關裝置被設成在所述 ADC的采樣階段期間使所述校正電容裝置放電，并使所述校正電容裝置與所述釆 樣-保持電容裝置之間能實現電荷共享。
全文摘要
一種用于模數轉換器(ADC)的誤差校正電路，包括第一開關；并行排列且耦合至第一開關的第二開關和校正電容器。第二開關還被耦合至接地且校正電容器還被耦合至一基準電壓，其中，第一開關被設為在ADC的保持模式期間起作用而第二開關被設為在ADC的采樣階段起作用。
文檔編號H03M1/06GK101228696SQ200680026639
公開日2008年7月23日 申請日期2006年6月9日 優先權日2005年6月16日
發明者M·秋 申請人:高通股份有限公司