基于ATE的SAR型ADC修调算法与实现

杨晓强，刘若琛

（中国电子科技集团公司电子第24 研究所，重庆 400060）

0 引言

逐次逼近型模数转换器由于其结构简单、功耗低、效率高等特点[1]，在医疗电子、可穿戴设备、便携式仪表等领域具有广泛应用前景，是目前高精度模数转换器的主流研究方向之一。

SAR型ADC主要由采样保持电路、电容阵列、比较器、控制逻辑等模块组成。其中电容阵列精度直接决定ADC产品的最终精度，是SAR型ADC设计制造的关键。但由于现代集成电路加工精度限制、寄生效应等影响，批量流片加工的SAR型ADC通常无法达到12位以上直流精度[2]，需通过修调技术提升电容阵列匹配度，以达到提升直流精度的目的。

1 SAR型ADC工作原理

图1为一款3位电容重分配SAR型ADC工作原理[3]。采样阶段开关SC和SIN闭合，模拟输入电压AIN开始对电容阵列充电；保持阶段开关SC和SIN断开，使比较器输入负端电压VA可以随开关SX的位置不同而变化。如果开关S1-S4全部连接至地，则比较器输入负端电压VA等于-AIN；转换阶段首先将开关S1连接至VREF，此时VA等于1/2*VREF-AIN，比较器做出MSB位判断，随后S1继续连接到VREF或地取决于比较器输出高电平或低电平。按上述过程依次完成BIT2和BIT3电容后转换阶段结束，开关SC和SIN闭合，S1-S4连接至AIN，电路进入下一个采样阶段。

图1 电荷重分配SAR 型ADC 原理

2 非线性误差修调原理和算法

电荷重分配单元中各权重位电容之间的匹配精度直接影响SAR型ADC的最终线性度[4]，因此，对电荷重分配SAR型ADC的修调即对电荷重分配单元中各权重位电容匹配度的调整。

本文针对的目标器件为一款16位电荷重分配SAR型ADC。……