刘 伟，郭尚尚，王 逍，商世广

(西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安 710121)

模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)负责将模拟信号转换成数字信号，是连接模拟系统和数字信号处理系统的关键模块之一[1]，被广泛应用于医疗、通信和测控等领域的电子器件中。低功耗和小面积是对ADC的基本要求。逐次逼近型模数转换器(Successive Approximation Register Analog-To-Digital Converter,SAR-ADC)正是因其具有功耗较低、面积较小等特点，已经成为ADC领域的关注热点[1-2]。

相关研究发现，在SAR-ADC中普遍存在寄生效应和制造工艺导致的电容权重失配问题，从而致使ADC的分辨率被限制在10 bit以下[3-4]，利用版图匹配技术消除电容失配的方法已经接近瓶颈[5]。

为了满足更高分辨率的需求，一种思路是通过增大电容尺寸来提高匹配性，但是，这种做法会增大芯片的面积和功耗，并且降低SAR-ADC的转换速率[4,6]；另一种思路是采用校准技术对电容权重进行校准[7-9]，从而消除半导体制造误差的影响。校准技术分为模拟校准和数字校准，模拟校准技术采用附加的模拟电路对电容失配进行校准[10-11]，会增大芯片的功耗和面积，从而增大整个系统设计的复杂度。

相对于模拟校准技术，数字校准技术的精度更高、速度更快，已经成为目前SAR-ADC校准的主流方法[4,8-9,12]。例如，文献[12]基于最小均方(Least Mean Square,LMS)算法，提出了一种内部冗余扰动(Internal Redundancy Dithering,IRD)的数字校准方法，利用亚二进制电容阵列产生内部冗余，对电容失配进行校准；文献[13]在比较器出现亚稳态时，利用伪随机PN码(Pseudo-Noise Code)作为比较器的输出，对SAR-ADC失配误差进行校准。但是，文献[12]和文献[13]提出的数字校准方法均属于后台校准，其不足之处在于，当SAR-ADC正常工作时，校准算法会进行大量的重复性迭代，致使数据传输的实时性不强，进而影响SAR-ADC的转换速率。……