用于流水线式SAR ADC中电容不匹配和增益非线性的偏移免疫分段LSB权重校准

《IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs》：Offset-Immune Split-LSB Weight Calibration for Capacitor Mismatch and Gain Nonlinearity in Pipelined SAR ADC

提出一种基于Split-LSB重量的数字背景校准技术，可同时校正流水线SAR ADC的电容失配和增益非线性。结合动态元素匹配和分离平均算法，实现首例无需偏移补偿的双误差源同步校准，14位ADC仿真显示SNDR提升至84.2 dB，SFDR达104.5 dB。

　　

摘要：

本文提出了一种数字背景校准技术，该技术利用“分裂最小有效位”（Split-LSB）权重同时解决流水线式逐次逼近寄存器模数转换器（SAR ADC）中的电容不匹配和增益非线性问题。该方法的关键创新在于使用从LSB电容中分离出来的子LSB权重来检测和纠正非线性误差。通过将1位动态元件匹配（DEM）技术与独立平均算法相结合，该技术实现了首个能够同时校准这两种误差源的、不受偏移影响的背景校准方法。对14位流水线式SAR ADC的行为仿真表明，其性能得到了显著提升：信噪失真比（SNDR）从52.4 dB提高到84.2 dB，无杂散动态范围（SFDR）从56.3 dB提高到104.5 dB。这些结果验证了所提出技术的有效性。