Sar adc電路、電子設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種SAR?ADC電路、電子設(shè)備及方法，該SAR?ADC電路包括DAC模塊、比較器及輸入電源，還包括：第一共模模塊，與比較器的正端及輸入電源連接，用于對輸入電源進行調(diào)整后輸出第一共模電壓至比較器；第二共模模塊，與比較器的負端及輸入電源連接，用于對輸入電源進行調(diào)整后輸出第二共模電壓至比較器；以及，失調(diào)校正模塊，用于控制第一共模模塊調(diào)節(jié)第一共模電壓的大小或控制第二共模模塊調(diào)節(jié)第二共模電壓的大小，以校正SAR?ADC電路的失調(diào)。本發(fā)明由于只需通過調(diào)節(jié)電阻的大小即可對第一共模電壓或第二共模電壓進行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)十分簡單，且能有效的校正SARADC電路的失調(diào)，十分實用。
【專利說明】SAR ADC電路、電子設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種SAR ADC電路、電子設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，濾波、變頻、調(diào)制/解調(diào)等信息處理任務均已進入數(shù)字領(lǐng)域。為了使用強大的數(shù)字信號處理技術(shù)來對真實世界中的模擬信號進行處理，用于在模擬信號和數(shù)字信號之間起橋梁作用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器在電視、移動裝置和其他消費電子產(chǎn)品中，均得到了極為廣泛的應用。
[0003]連續(xù)接近式寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SuccessiveApproximation Register Analogto Digital Converter,簡稱SAR ADC)是中等至高等分辨率應用的常用模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),其使用一系列階段將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特，其中每個階段將一個模擬電壓和一個參考電壓進行比較，以產(chǎn)生一個數(shù)字比特。然而，如SAR ADC中比較器本身的失調(diào)、SAR ADC芯片內(nèi)部的地與PCB版級的地不平衡以及電容的不匹配、開關(guān)的非理性因素等多種情況均會造成SAR ADC的失調(diào)，從而導致一定范圍內(nèi)的被測試信號無法被ADC進行有效的測量，因此，需要一種技術(shù)方案來解決SAR ADC失調(diào)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單且能有效的校正失調(diào)的SARADC電路、電子設(shè)備及方法。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種SAR ADC電路，包括包括DAC模塊、比較器及輸入電源，還包括:第一共模模塊，與所述比較器的正端及所述輸入電源連接，用于對所述輸入電源進行調(diào)整后輸出第一共模電壓至所述比較器；
[0006]第二共模模塊，與所述比較器的負端及所述輸入電源連接，用于對所述輸入電源進行調(diào)整后輸出第二共模電壓至所述比較器；
[0007]以及，
[0008]失調(diào)校正模塊，用于控制所述第一共模模塊調(diào)節(jié)第一共模電壓的大小或控制所述第二共模模塊調(diào)節(jié)第二共模電壓的大小，以校正SAR ADC電路的失調(diào)。
[0009]優(yōu)選地,所述DAC模塊包括若干第一電容,每一第一電容的一端經(jīng)一個三端開關(guān)選擇與接地端、輸入電壓或參考電壓連接，每一第一電容的另一端與所述比較器的正端連接。
[0010]優(yōu)選地，所述比較器的負端經(jīng)一第二電容接地。
[0011]優(yōu)選地，所述第一共模模塊包括第一電阻及第二電阻，所述第一電阻與第二電阻相串聯(lián)后的一端與所述輸入電源連接，另一端接地，所述第一共模電壓由所述第一電阻與第二電阻之間的位置輸出，所述第一電阻或所述第二電阻為可調(diào)電阻。
[0012]優(yōu)選地，所述失調(diào)校正模塊還用于:[0013]在所述輸入電壓為O時，對所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對所述第一共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。
[0014]優(yōu)選地，所述第二共模模塊包括第一電阻及第二電阻，所述第一電阻與第二電阻相串聯(lián)后的一端與所述輸入電源連接，另一端接地，所述第二共模電壓由所述第一電阻及所述第二電阻之間的位置輸出，所述第一電阻或所述第二電阻為可調(diào)電阻。
[0015]優(yōu)選地，所述失調(diào)校正模塊還用于:
[0016]在所述輸入電壓為O時，對所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對所述第二共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。
[0017]本發(fā)明還提出一種電子設(shè)備，包括如上所述的SAR ADC電路。
[0018]本發(fā)明又提出一種SAR ADC電路的失調(diào)校正方法，包括:
[0019]失調(diào)校正分壓模塊對第一共模模塊輸出的第一共模電壓或第二共模模塊輸出的第二共模電壓大小進行調(diào)整，以校正SAR ADC電路的失調(diào)。
[0020]優(yōu)選地，在所述輸入電壓為O時，所述失調(diào)校正分壓模塊對所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對所述第一共模模塊或所述第二共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。
[0021]本發(fā)明提出的一種SAR ADC電路、電子設(shè)備及方法，在輸入電壓為O時，對比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對第一共模模塊或第二共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，以調(diào)整第一共模電壓或第二共模電壓的大小，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。從而使所述第一共模電壓與所述第二共模電壓的差值抵消SAR ADC電路的失調(diào)，由于只需通過調(diào)節(jié)電阻的大小即可對第一共模電壓或第二共模電壓進行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)十分簡單，且能有效的校正SAR ADC電路的失調(diào)，十分實用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明較佳實施例SAR ADC電路的電路圖。
[0023]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚、明了，下面將結(jié)合附圖作進一步詳述。
【具體實施方式】
[0024]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]參照圖1，圖1是本發(fā)明較佳實施例SAR ADC電路的電路圖。
[0026]本發(fā)明較佳實施例提出一種SAR ADC電路，包括DAC模塊1、比較器2及輸入電源VCC, DAC模塊I包括若干第一電容,每一第一電容的一端經(jīng)一個三端開關(guān)K可選擇與接地端
、輸入電壓Vin或參考電壓Vkefp連接，每一第一電容的另一端與所述比較器2的正端連接。其中，若干第一電容呈二進制權(quán)重關(guān)系，若干第一電容的電容量從小到大依次為C、C、2C、4C、8C......2N*C。
[0027]所述SAR ADC電路還包括:第一共模模塊3，與所述比較器2的正端及所述輸入電源VCC連接，用于對所述輸入電源VCC進行調(diào)整后輸出第一共模電壓V3至所述比較器2 ；所述第一共模模塊3包括電阻Rl及電阻R2，所述輸入電源VCC經(jīng)串聯(lián)的所述電阻R1、所述電阻R2接地，所述第一共模電壓V3在所述電阻Rl及所述電阻R2之間產(chǎn)生，即所述第一共模電壓V3由所述電阻Rl及所述電阻R2對輸入電源VCC分壓所得，其中，所述電阻Rl或所述電阻R2為可調(diào)電阻。所述輸入電源VCC為所述比較器2的工作電源，本實施例中，所述電阻Rl和所述電阻R2的初始阻值相等，即所述第一共模電壓V3的初始電壓等于所述輸入電源VCC的一半，也即所述比較器2的工作電源的一半。
[0028]第二共模模塊4，與所述比較器2的負端及所述輸入電源VCC連接，用于對所述輸入電源VCC進行調(diào)整后輸出第二共模電壓V4至所述比較器2 ;所述第二共模模塊4包括電阻R3及電阻R4，所述輸入電源VCC經(jīng)串聯(lián)的所述電阻R3、所述電阻R4接地，所述第二共模電壓V4在所述電阻R3及所述電阻R4之間產(chǎn)生，即所述第二共模電壓V4由所述電阻R3及所述電阻R4對輸入電源VCC分壓所得，其中，所述電阻R3或所述電阻R4為可調(diào)電阻。所述輸入電源VCC為所述比較器2的工作電源，本實施例中，所述電阻Rl和所述電阻R4的初始阻值相等，即所述第二共模電壓V4的初始電壓等于所述輸入電源VCC的一半，也即所述比較器2的工作電源的一半。所述比較器2的負端還經(jīng)一第二電容C2接地。
[0029]所述SAR ADC電路還包括:失調(diào)校正模塊5，用于控制所述第一共模模塊3調(diào)節(jié)第一共模電壓V3的大小或控制所述第二共模模塊4調(diào)節(jié)第二共模電壓V4的大小，以校正SARADC電路的失調(diào)。
[0030]本發(fā)明較佳實施例SAR ADC電路的工作原理具體描述如下:
[0031]本實施例的SAR ADC電路中，在DAC模塊I對輸入電壓Vin進行采樣后，比較器2的正端電壓V+=1/2VKEFP-Vin+V3，比較器2的負端電壓V_=V4，則比較器2的正、負端電壓差Δ U= (V+)- (V-)=1/2VEEFP-Vin+V3-V4,當Λ U>0時，則比較器2的輸出端輸出高電平狀態(tài)，當AU〈0時，則比較器2的輸出端輸出低電平狀態(tài)。
[0032]如不對本實施例的SAR ADC電路進行失調(diào)校正，則由于V3、V4均為VCC的一半，V3=V4,則Λ U=l/2VKEFP-Vin。
[0033]若SAR ADC電路存在正的失調(diào)δ，則輸入電壓為Vin時，由于正的失調(diào)δ，在比較器2的正端，測得的輸入電壓值為(Vin+ δ )，則Λ U=O- (Vin+ δ ) +V3-V4=-Vin- δ，當輸入電壓Vin為O時，則Λ U=- δ〈0，則比較器2的輸出端輸出低電平狀態(tài)，對SAR ADC電路的失調(diào)進行校正，由失調(diào)校正模塊5對比較器2輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，當檢測到比較器2的輸出端輸出低電平狀態(tài)時，則對所述第一共模模塊3或所述第二共模模塊4中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，即對第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的大小進行調(diào)整，則調(diào)整后第一共模電壓V3與第二共模電壓V4不再相等，則Λ U=- δ +V3-V4,失調(diào)校正模塊5調(diào)整第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的大小至(V3-V4) = δ時，則Λ U=- δ +V3-V4=0,即抵消掉了SAR ADC電路中存在的正的失調(diào)δ，而當AU=- δ +V3-V4=0時，比較器2的輸出端輸出的高低電平狀態(tài)會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則失調(diào)校正模塊5可根據(jù)實時檢測的比較器2的輸出端輸出的高低電平狀態(tài)來對第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的大小進行調(diào)整，當比較器2的輸出端輸出的高低電平狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)即由低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)時，則可知失調(diào)校正模塊5已調(diào)至(V3-V4) = δ，即此時SAR ADC電路中存在的正的失調(diào)δ已校正。
[0034]若SAR ADC電路存在負的失調(diào)δ，則輸入電壓為Vin時，由于負的失調(diào)δ，在比較器2的正端，測得的輸入電壓值為(Vin- δ )，則Λ U=O- (Vin- δ ) +V3-V4=-Vin+ δ，當輸入電壓Vin為O時，則Λ U=+ δ >0，則比較器2的輸出端輸出高電平狀態(tài)，對SAR ADC電路的失調(diào)進行校正，由失調(diào)校正模塊5對比較器2輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，當檢測到比較器2的輸出端輸出高電平狀態(tài)時，則對所述第一共模模塊3或所述第二共模模塊4中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，即對第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的大小進行調(diào)整，則調(diào)整后第一共模電壓V3與第二共模電壓V4不再相等，則Λ U=+ δ +(V3-V4),失調(diào)校正模塊5調(diào)整第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的大小至(V3-V4)=- δ時，則Λ U=+ δ +V3-V4=0,即抵消掉了 SAR ADC電路中存在的負的失調(diào)δ，而當AU=+ δ +V3-V4=0時，比較器2的輸出端輸出的高低電平狀態(tài)會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則失調(diào)校正模塊5可根據(jù)實時檢測的比較器2的輸出端輸出的高低電平狀態(tài)來對第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的大小進行調(diào)整，當比較器2的輸出端輸出的高低電平狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)即由高電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)時，則可知失調(diào)校正模塊5已調(diào)至(V3-V4) =- δ，即此時SARADC電路中存在的負的失調(diào)δ已校正。
[0035]本實施例中，失調(diào)校正模塊5對第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的大小進行調(diào)整時，可只對第一共模電壓V3進行調(diào)整或只對第二共模電壓V4進行調(diào)整，也可同時對第一共模電壓V3和第二共模電壓V4進行調(diào)整，只要能保證調(diào)整后(V3-V4)符合校正所需要求即可，也即Rl、R2、R3、R4中至少有一個為可調(diào)電阻，失調(diào)校正模塊5通過對可調(diào)電阻阻值大小的調(diào)節(jié)來調(diào)整(V3-V4)的大小，在本實施例中，僅以R4為可調(diào)電阻進行示意，當然，也不限定Rl、R2、R3、R4中其他一個或多個作為可調(diào)電阻的情況。
[0036]本實施例中，失調(diào)校正模塊5對第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的電壓調(diào)整精度決定了失調(diào)校正后殘余失調(diào)的最大值，如果第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的電壓調(diào)整精度小于SAR ADC電路的精度1LSB，那么就可以保證SAR ADC電路失調(diào)校正后的殘余失調(diào)電壓小于1LSB。
[0037]本實施例在輸入電壓Vin為O時，對比較器2輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對第一共模模塊3或第二共模模塊4中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，以調(diào)整第一共模電壓V3或第二共模電壓V4的大小，直至所述比較器2輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。從而使所述第一共模電壓V3與所述第二共模電壓V4的差值抵消SAR ADC電路的失調(diào)，由于只需通過調(diào)節(jié)電阻的大小即可對第一共模電壓V3或第二共模電壓V4進行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)十分簡單，且能有效的校正SAR ADC電路的失調(diào)，十分實用。
[0038]本發(fā)明還提出一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括上述SAR ADC電路，其工作原理如上所述，在此不再贅述。由于采用了上述SAR ADC電路，能在SARADC電路出現(xiàn)正、負失調(diào)時隨時進行校正，由于只需通過調(diào)節(jié)電阻的大小即可對第一共模電壓V3或第二共模電壓V4進行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)十分簡單，且能有效的校正SAR ADC電路的失調(diào)，十分實用，測量結(jié)果更加精確。
[0039]本發(fā)明又提出一種SAR ADC電路的失調(diào)校正方法，由失調(diào)校正分壓模塊對第一共模模塊輸出的第一共模電壓或第二共模模塊輸出的第二共模電壓大小進行調(diào)整，以校正SAR ADC電路的失調(diào)。在輸入電壓為O時，對比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對第一共模模塊或第二共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，以調(diào)整第一共模電壓或第二共模電壓的大小，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。從而使所述第一共模電壓與所述第二共模電壓的差值抵消SAR ADC電路的失調(diào)，由于只需通過調(diào)節(jié)電阻的大小即可對第一共模電壓或第二共模電壓進行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)十分簡單，且能有效的校正SAR ADC電路的失調(diào)，十分實用。[0040]上述SAR ADC電路、電子設(shè)備及方法，在輸入電壓為O時，對比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對第一共模模塊或第二共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，以調(diào)整第一共模電壓或第二共模電壓的大小，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。從而使所述第一共模電壓與所述第二共模電壓的差值抵消SAR ADC電路的失調(diào)，由于只需通過調(diào)節(jié)電阻的大小即可對第一共模電壓或第二共模電壓進行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)十分簡單，且能有效的校正SAR ADC電路的失調(diào)，十分實用。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種SAR ADC電路，包括DAC模塊、比較器及輸入電源，其特征在于，還包括: 第一共模模塊，與所述比較器的正端及所述輸入電源連接，用于對所述輸入電源進行調(diào)整后輸出第一共模電壓至所述比較器； 第二共模模塊，與所述比較器的負端及所述輸入電源連接，用于對所述輸入電源進行調(diào)整后輸出第二共模電壓至所述比較器； 以及， 失調(diào)校正模塊，用于控制所述第一共模模塊調(diào)節(jié)第一共模電壓的大小或控制所述第二共模模塊調(diào)節(jié)第二共模電壓的大小，以校正SAR ADC電路的失調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SARADC電路，其特征在于，所述DAC模塊包括若干第一電容，每一第一電容的一端經(jīng)一個三端開關(guān)選擇與接地端、輸入電壓或參考電壓連接，每一第一電容的另一端與所述比較器的正端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SARADC電路，其特征在于，所述比較器的負端經(jīng)一第二電容接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的SARADC電路，其特征在于，所述第一共模模塊包括第一電阻及第二電阻，所述第一電阻與第二電阻相串聯(lián)后的一端與所述輸入電源連接，另一端接地，所述第一共模電壓由所述第一電阻與第二電阻之間的位置輸出，所述第一電阻或所述第二電阻為可調(diào)電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的SARADC電路，其特征在于，所述失調(diào)校正模塊還用于: 在所述輸入電壓為O時，對所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對所述第一共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的SARADC電路，其特征在于，所述第二共模模塊包括第一電阻及第二電阻，所述第一電阻與第二電阻相串聯(lián)后的一端與所述輸入電源連接，另一端接地，所述第二共模電壓由所述第一電阻及所述第二電阻之間的位置輸出，所述第一電阻或所述第二電阻為可調(diào)電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的SARADC電路，其特征在于，所述失調(diào)校正模塊還用于: 在所述輸入電壓為O時，對所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對所述第二共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。
8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1-7中任一項所述的SARADC電路。
9.一種SAR ADC電路的失調(diào)校正方法，其特征在于，包括: 失調(diào)校正分壓模塊對第一共模模塊輸出的第一共模電壓或第二共模模塊輸出的第二共模電壓大小進行調(diào)整，以校正SAR ADC電路的失調(diào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述輸入電壓為O時，所述失調(diào)校正分壓模塊對所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)進行檢測，并根據(jù)檢測的高低電平狀態(tài)對所述第一共模模塊或所述第二共模模塊中的可調(diào)電阻大小進行調(diào)整，直至所述比較器輸出的高低電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。
【文檔編號】H03M1/10GK103560788SQ201310516181
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】喬愛國 申請人:深圳市芯海科技有限公司