CN101777917B - 一种流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法，其特点是，从最后一级级电路模块开始倒序校准，对于每级级电路模块的校准包含以下步骤：步骤1校准开启；第二切换开关、第四切换开关闭合、第一切换开关、第三切换开关断开，使级电路模块工作在校准状态；步骤2量化结果测量；为级电路模块给定输入信号，通过本级之后的级电路模块和流水线模数转换器的后模数转换模块进行模数转换，得到一组相对应的量化结果；步骤3量化步长测量；将相对应的量化结果相减得到关于级电路模块的实际量化步长，并将其保存在存储模块中。本发明对粗量化校准结果相加，改善了流水线模数转换器传输函数的线性度，增加了模数转换的有效位数。

Description

一种流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法
技术领域
本发明涉及一种模数转换器及其校准方法，特别涉及一种流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法。
背景技术
请参见图1所示，现有流水线模数转换器通过设有的采样保持模块100对输入的模拟信号采样，由串联的若干级电路模块200和后模数转换模块300进行模数转换的量化，得到的各级量化结果通过数字错位相加模块400加权相加输出数字信号。
请参见图2所示，每一个级电路模块200，受两相非交叠时钟控制。在相位1时，级电路采样模块230对该级输入的模拟信号采样，模数转换模块210对该信号进行转换得到粗量化结果Dout；在相位2时，数模转换模块220将粗量化结果再转化成粗量化模拟信号；然后级电路采样模块230从输入信号中减去粗量化模拟信号，并将减法结果放大以后给下一级继续进行粗量化。每一级级电路模块200都如流水线般地采样、粗量化、相减放大。每个级电路模块200的粗量化结果还输出到数字错位相加模块400。
请参见图3所示的开关电容电路，通过与模数转换模块210配合作用，共同实现了图2中级电路模块200的采样、粗量化、相减放大的过程。在相位1时，1开关导通，2开关开路，CS1到CSN对输入电压Vin采样；模数转换模块210共有N级判决电平VREF1到VREFN，对输入电压Vin进行粗量化；在相位2时，2开关导通，1开关开路，由模数转换模块210的粗量化结果决定CS1到CSN连接的是参考电压是+VR还是-VR，这实现了图2中数模转换模块220的功能。
请配合参见图4和图5所示，如果上述开关电容电路中的电容都是理想值，由电荷守恒公式转换能够得到如图4中虚线所示的级电路模块200的理想传输函数。假设各级级电路模块200都是理想的模数转换器，那么将其中每级输出的模拟信号余量Vout通过该级之后的级电路模块200和后模数转换模块210进行模数转换得到的量化结果，与该级的粗量化结果Dout加权相加，得到级电路模块200的完整传输函数。理想情况下，该完整的传输函数(Vout+Dout)应是如图5中虚线所示的一条斜率固定的直线，由每个判决电平VREF加上理想量化步长VSTEP_IDEAL即ΔDout＝1的权重得到。
但是在实际情况中，开关电容电路的电容存在失配，包含***误差(版图实现时存在失配的寄生电容)和随机误差(设计时相同大小的电容制作出来并非相等)。电容的失配会造成传输函数增益的变化以及过零点的变化(这也叫做数模转换噪声)，所以实际的级电路模块200的传输函数和完整传输函数是如图4和图5中实线所示。由于数模转换噪声的存在，使得理想ΔDout＝1的权重不等于实际的权重，即理想量化步长VSTEP_IDEAL并不等于VREF处的实际量化步长VSTEP_REAL。因此在图4中表现为直线斜率的不一致，而在图5中完整的传输函数在VREF出产生了“跳跃”。
电容的失配会限制流水线模数转换器的线性度和有效位数。电容的匹配精度通常不低于0.1％，不做任何校准的流水线模数转换器的精度被限制在10到12位。
现有对于电容失配的校准方法，通过加入随机扰动，使用相关算法估算出电容失配的大小，再减去失配引起的误差。但是该校准方法的校准时间长，并会随着有效位数的增加，校准时间会以指数性延长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法，能够改善流水线模数转换器传输函数的线性度，减少流水线模数转换器的校准时间，增加模数转换的有效位数。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种流水线模数转换器，通过串联的若干级电路模块和后模数转换模块对模拟信号进行模数转换，由数字错位相加模块将转换的结果加权相加输出数字信号；
上述每个级电路模块包含依次连接的级联模拟输入端口、级电路采样模块、减法器模块、增益放大模块，与上述级联模拟输入端口连接的模数转换模块通过数模转换模块也与上述减法器模块连接，其特征在于：
上述级电路模块还包含给定模拟输入端口、给定数字输入端口、第一到第四切换开关、存储模块；
上述级联模拟输入端口串联第一切换开关，通过上述级电路采样模块与上述减法器模块的正输入端连接；
上述级联模拟输入端口、第一切换开关，还依次通过串联的模数转换模块、第三切换开关、数模转换模块与上述减法器模块的负输入端连接；
上述减法器模块将从上述级电路采样模块输入的模拟信号中减去上述数模转换模块输出的粗量化模拟信号，并发送至上述增益放大模块；
上述增益放大模块输出放大后的模拟信号余量至下一级的级电路模块；
上述给定模拟输入端口串联第二切换开关，分别与上述级电路采样模块、模数转换模块连接；
上述模数转换模块与上述存储模块连接，输出粗量化结果并控制上述存储模块输出粗量化校准结果到上述流水线模数转换器的数字错位相加模块；
上述给定数字输入端口通过第四切换开关与上述数模转换模块连接。
一种流水线模数转换器的电容失配的快速校准方法，其特征在于，从最后一级级电路模块开始倒序校准，对于每一级级电路模块的校准包含以下步骤：
步骤1校准开启
第二切换开关、第四切换开关闭合、第一切换开关、第三切换开关断开，使级电路模块工作在校准状态；
步骤2量化结果测量
为级电路模块给定输入信号，通过该级之后的级电路模块和上述流水线模数转换器的后模数转换模块进行模数转换，得到一组相对应的量化结果；
步骤3量化步长测量
将相对应的量化结果相减得到关于级电路模块的实际量化步长，并将其保存在存储模块中。
上述步骤2还包含以下步骤：
步骤2.1信号给定
为级电路模块的给定模拟输入端口输入的模拟给定信号是判决电平、为其给定数字输入端口输入的数字给定信号是给定量化结果；
步骤2.2该级余量输出
输入级电路模块的模拟给定信号经过采样后，减去数字给定信号经过数模转换得到的粗量化模拟信号，经过增益放大后，输出该级级电路模块的模拟信号余量；
步骤2.3后级余量输出
将级电路模块的模拟信号余量依次通过该级之后的所有级电路模块进行粗量化，得到之后每一级的模拟信号余量；
步骤2.4后模数转换
由最后一级级电路模块输出的模拟信号余量，经过后模数转换模块进行模数转换得到量化结果；
上述步骤2.1还包含以下步骤：
步骤2.1.1为级电路模块的给定模拟输入端口输入的模拟给定信号是一组判决电平，为其给定数字输入端口输入的数字给定信号是一组给定量化结果i(其中i从1到N递增)；
步骤2.1.2为级电路模块的给定模拟输入端口输入的模拟给定信号是上述一组判决电平，为其给定数字输入端口输入的数字给定信号是一组给定量化结果i+1(其中i从1到N递增)。
上述步骤2.3中在每一级级电路模块进行粗量化，还包含以下步骤：
步骤2.3.1级电路模块的给定模拟输入端口输入上一级的模拟信号余量，经过模数转换得到粗量化结果；
步骤2.3.2由粗量化结果控制输出存储阵列中相对应的该级级电路模块的粗量化校准结果，并发送至给定数字输入端口；
步骤2.3.3粗量化校准结果经过数模转换得到粗量化模拟信号，并发送到减法器模块的负输入端；
步骤2.3.4给定模拟输入端口输入的上一级的模拟信号余量经过级电路采样模块发送到减法器模块的正输入端；
步骤2.3.5上一级模拟信号余量减去粗量化模拟信号，经过增益放大后，输出该级的模拟信号余量；
上述步骤2.4还包含以下步骤：
步骤2.4.1为级电路模块输入在步骤2.1.1中上述给定信号，即给定模拟输入端口输入一组判决电平，给定数字输入端口输入一组给定量化结果i(其中i从1到N递增)，依次通过该级之后的级电路模块和后模数转换模块得到的一组量化结果是第一量化结果；
步骤2.4.2为级电路模块输入在步骤2.1.2中上述给定信号，即给定模拟输入端口输入一组判决电平，为其给定数字输入端口输入一组给定量化结果i+1(其中i从1到N递增)，依次通过该级之后的级电路模块和后模数转换模块得到一组第二量化结果。
上述每一级级电路模块输出的粗量化校准结果保留了若干位冗余位。
本发明提供的一种流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法，与现有技术相比，其优点在于：本发明由于对设置的若干级电路模块进行倒序校准，减少了校准的时间；
本发明由于在每一级级电路模块都将粗量化校准结果输出到数字错位相加模块，进行加权相加的是粗量化校准结果所对应的实际量化步长，所以在级电路模块传输函数中，数模转换噪声导致的“跳跃”被消除了，改善了流水线模数转换器传输函数的线性度，增加了模数转换的有效位数。
附图说明
图1是现有技术流水线模数转换器的总体结构示意图；
图2是现有技术流水线模数转换器的级电路模块的结构示意图；
图3是现有技术流水线模数转换器的级电路模块的电路原理图；
图4是现有技术流水线模数转换器的级电路模块的传输函数示意图；
图5是现有技术流水线模数转换器的级电路模块的完整传输函数示意图；
图6是本发明流水线模数转换器的级电路模块的结构示意图；
图7是本发明的级电路模块的传输函数示意图；
图8是本发明的级电路模块的完整传输函数示意图；
图9是本发明的流水线模数转换器的总体结构示意图；
图10是本发明的流水线模数转换器校准前的静态非线性误差示意图；
图11是本发明的流水线模数转换器校准后的静态非线性误差示意图；
图12是本发明的流水线模数转换器校准前的动态非线性误差示意图；
图13是本发明的流水线模数转换器校准后的动态非线性误差示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
请参见图9所示，本发明提供的一种流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法，涉及一种流水线模数转换器，通过采样保持模块对输入模拟信号采样，由串联的若干级电路模块20和后模数转换模块30进行模数转换的量化，各级的量化结果通过数字错位相加模块40加权相加，并通过冗余处理模块50输出数字信号。该流水线模数转换器对现有流水线模数转换器设有的若干级电路模块20做了改进。
请参见图6所示，本发明中每个级电路模块20包含3个输入端口、4个切换开关sw1到sw4、级电路采样模块23、减法器模块24、增益放大模块25、模数转换模块21、数模转换模块22、存储模块26。
输入端口包含级联模拟输入端口Vin和给定模拟输入端口Forced Vin、给定数字输入端口Forced Din。
级联模拟输入端口Vin与第一切换开关sw1串联后，分别与级电路采样模块23、模数转换模块21连接；给定模拟输入端口Forced Vin与第二切换开关sw2串联后，也分别与级电路采样模块23、模数转换模块21连接。在正常工作状态下，第一切换开关sw1闭合、第二切换开关sw2断开，将上一级级电路模块20输出的模拟原始信号通过级联模拟输入端口Vin传输给级电路采样模块23、模数转换模块21。在校准状态下，第二切换开关sw2闭合、第一切换开关sw1断开将模拟给定信号通过给定模拟输入端口Forced Vin传输给级电路采样模块23、模数转换模块21。
模数转换模块21是快闪式(Flash)模数转换器。模数转换模块21将从输入端口输入的上级模拟原始信号或模拟给定信号转换成本级的粗量化结果Dout，并发送到存储模块26；模数转换模块21也可以通过串联的第三切换开关sw3控制，将转换后的粗量化结果Dout发送给数模转换模块22。
存储模块26通过粗量化结果Dout控制，将存储阵列中本级的粗量化校准结果ROM(Dout)在正常工作状态下输出给流水线模数转换器的数字错位相加模块，或是输出给数模转换模块22在校准时使用。
给定数字输入端口Forced Din通过串联的第四切换开关sw4与数模转换模块22连接。由第三切换开关sw3、第四切换开关sw4控制，选择向数模转换模块22输入模数转换后的本级粗量化结果Dout，或是通过给定数字输入端口Forced Din输入数字给定信号。数模转换模块22将转换后的粗量化模拟信号发送到减法器模块24的负输入端口。
级电路采样模块23的输入端与级联模拟输入端口Vin、给定模拟输入端口Forced Vin连接，受第一切换开关sw1、第二切换开关sw2控制对输入的上一级的模拟原始信号或模拟给定信号进行采样，并发送到减法器模块24的正输入端。
减法器模块24将从级电路采样模块23输出的信号减去数模转换模块22输出的粗量化模拟信号，并通过增益放大模块25放大后，得到模拟信号余量Vout发送至下一级级电路模块20。
本发明提供的一种流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法，由于没有开关电容电路，后模数转换模块30不需要校准电容失配，从第N级级电路开始倒序校准，包含以下步骤：
步骤1校准开启
第二切换开关sw2、第四切换开关sw4闭合、第一切换开关sw1、第三切换开关sw3断开，使级电路模块20工作在校准状态；
步骤2量化结果测量
步骤2.1信号给定
(以下j从N到1递减)
间隔改变输入到第j级级电路模块20的模拟给定信号、数字给定信号，如下表1所示。为第j级级电路模块20的给定模拟输入端口Forced Vin输入的模拟给定信号是判决电平VREF1到VREFN、为其给定数字输入端口Forced Din输入的数字给定信号是给定量化结果1到N+1。
步骤2.1.1对第j级级电路模块20输入判决电平、给定量化结果，使Forced Vin＝VREF(i)、Forced Din＝i(其中i从1到N递增)；
步骤2.1.2对第j级级电路模块20输入判决电平、给定量化结果，使ForcedVin＝VREF(i)、Forced Din＝i+1(其中i从1到N递增)；
  DL   Forced Vin   Forced Din
  DLSTEP1A   VREF1   1
  DLSTEP1B   VREF1   2
  DLSTEP2A   VREF2   2
  DLSTEP2B   VREF2   3
  ……   ……   ……
  DLSTEP(N-1)A   VREF(N-1)   N-1
  DLSTEP(N-1)B   VREF(N-1)   N
  DLSTEPNA   VREFN   N
  DLSTEPNB   VREFN   N+1
表1级电路模块的给定输入信号与输出量化结果的对照表；
步骤2.2本级余量输出
步骤2.2.1第j级级电路模块20的给定数字输入端口Forced Din输入的数字给定信号经过数模转换模块22转换得到粗量化模拟信号，并发送到减法器模块24的负输入端；
步骤2.2.2第j级级电路模块20的给定模拟输入端口Forced Vin输入的模拟给定信号经过级电路采样模块23发送到减法器模块24的正输入端；
步骤2.2.3模拟给定信号减去粗量化模拟信号，经过增益放大后，输出模拟信号余量Vout(j)；
步骤2.3后级余量输出
依次由第j+1级到第N级级电路模块20进行粗量化，对于其中每一级级电路模块20均包含以下步骤：
步骤2.3.1给定模拟输入端口Forced Vin输入上一级的模拟信号余量，经过模数转换得到粗量化结果Dout；
步骤2.3.2由粗量化结果Dout控制输出存储阵列中第j+1级级电路模块20的粗量化校准结果ROM(Dout)(j+1)，并发送至给定数字输入端口Forced Din；
步骤2.3.3粗量化校准结果ROM(Dout)(j+1)经过数模转换得到粗量化模拟信号，并发送到减法器模块24的负输入端；
步骤2.3.4给定模拟输入端口Forced Vin输入的上一级的模拟信号余量Vout(j)经过级电路采样模块23发送到减法器模块24的正输入端；
步骤2.3.5上一级模拟信号余量减去粗量化模拟信号，经过增益放大后，输出模拟信号余量Vout(j+1)；
步骤2.4后模数转换
由第j+1级到第N级级电路模块20输出的模拟信号余量Vout，经过后模数转换模块30进行模数转换得到量化结果DL；
步骤2.4.1如步骤2.1.1中，对第j级级电路模块20输入ForcedVin＝VREF(i)、Forced Din＝i，依次通过本级之后的级电路模块20(即从第j+1级级电路模块20到第N级级电路模块20)和后模数转换模块30进行模数转换得到一组第一量化结果DLSTEP(i)A；
步骤2.4.2如步骤2.1.2中，对第j级级电路模块20输入Forced Vin＝VREF(i)、Forced Din＝i+1，依次通过本级之后的级电路模块20(即从第j+1级级电路模块20到第N级级电路模块20)和后模数转换模块30进行模数转换得到一组第二量化结果DLSTEP(i)B；
步骤3量化步长测量
将相对应的第一量化结果DLSTEP(i)A和第二量化结果DLSTEP(i)B相减得到关于第j级级电路模块20的一组实际量化步长VSTEP_REAL(i)，即VSTEP_REAL(i)＝DLSTEP(i)A-DLSTEP(i)B，并将其保存在存储模块26中，供校准前级的级电路模块20和正常工作时使用。
在上述步骤2.3.2中，在对第j级级电路模块20进行校准时，由于已经对其之后的级电路模块20(即从第j+1级级电路模块20到第N级级电路模块20)进行过校准，假设本级之后的级电路模块20都是理想的模数转换器，因此需要取粗量化校准结果ROM(Dout)输入到给定数字输入端口Forced Din，来保证本级级电路模块20的校准效果。
由于流水线模数转换器中存在的非理想因素，会影响后模数转换模块30和本级之后的级电路模块20作为理想模数转换器的假设，所以每一级级电路模块20输出的粗量化校准结果保留了若干位冗余位以保证校准效果。
流水线模数转换器的数字错位相加模块将每一级级电路模块20输出的粗量化校准结果ROM(Dout)和后模数转换模块30输出的量化结果DL进行错位相加，并在省略了冗余位之后，输出流水线模数转换器的模数转换结果。
在如上述校准状态的步骤2.2中对本级之前的级电路模块20进行校准或是在正常工作状态时，如下表2所示，级电路模块20由粗量化结果Dout控制，从存储模块26输出相对应的粗量化校准结果ROM(Dout)；如果级电路模块20的粗量化结果Dout＝1，则从存储模块26读取ROM(1)＝0作为粗量化校准结果；如果粗量化结果Dout＝2，则读取ROM(2)＝VSTEP_REAL1作为粗量化校准结果；依次类推，如果该级的Dout＝N+1，则读取ROM(N+1)＝VSTEP_REAL1+VSTEP_REAL2+…VSTEP_REALN作为粗量化校准结果输出。
  Dout   ROM(Dout)
  1   0
  2   VSTEP_REAL1
  3   VSTEP_REAL1+VSTEP_REAL2
  ……   ……
  N+1   VSTEP_REAL1+VSTEP_REAL2+…VSTEP_REALN
表2级电路模块的粗量化结果与粗量化校准结果的对照表；
请配合参见图6、图7和图8所示，在流水线模数转换器处于正常工作状态，即第一切换开关sw1、第三切换开关sw3闭合、第二切换开关sw2、第四切换开关sw4断开时，模拟原始信号依次通过各级级电路模块20和后模数转换模块30进行模数转换；由于每一级级电路模块20都将粗量化校准结果ROM(Dout)而不是粗量化结果Dout输出到数字错位相加模块，所以进行加权相加的是粗量化校准结果ROM(Dout)所对应的实际量化步长VSTEP_REAL，而不是粗量化结果Dout所对应的理想量化步长VSTEP_IDEAL，所以在级电路模块20传输函数中，数模转换噪声导致的“跳跃”被消除了，流水线模数转换器的完整传输函数的线性度不会受到影响。
请参见图9所示，以下以一个16位输出的流水线模数转换器为例，通过软件MATLAB仿真，说明本发明对于流水线模数转换器中电容失配的校准效果。
设定流水线模数转换器有6个级电路模块20，其中前三个级电路模块20每个为17级量化结果，增益是8，输出5位数字值；后三个级电路模块20每个为9级量化结果，增益是4，输出4位数字值；后模数转换模块30是33级量化结果，输出6位数字值。各个级电路的输出位数经过错位相加后得到20位数字值，校准时和正常工作都是使用20位，但最终输出16位数字值，省略最后4位冗余位。仿真中，除了电容失配，其他一些非理想因素诸如比较器失调、运放有限增益都考虑进去，并且同时输出流水线模数转换器未校准和校准后的结果作为对比。
请配合参见图10到图13所示，分别是流水线模数转换器未校准和校准后的静态非线性误差和动态非线性误差，总结于下表3中。其中图10和图11是流水线模数转换器的静态非线性误差，校准之前最大DNL(差分非线性)和最大INL(积分非线性)是3.20LSB和2921LSB，存在着失码和非单调性；校准之后最大DNL(差分非线性)和最大INL(积分非线性)降为0.14LSB和0.31LSB，消除失码并保证单调性。
图12和图13是流水线模数转换器的动态非线性误差，是一个单频率正弦波经过校准前流水线模数转换器和校准后流水线模数转换器量化后输出的频谱分析，图中1st表示基波信号，2nd、3rd…表示高阶谐波失真。SFDR(信号与最大谐波失真之比)在校准之前是55.24dB，校准之后变为115.5dB，提高了约60dB；SINAD(信号与谐波失真及噪声之比)所表征的ENOB(有效位数)从8.3位恢复到理想流水线模数转换器的16位。静态和动态性能上的大幅提高足以证明本发明的校准方法对于电容失配的有效性。
  原始输出   校准输出
  DNL(差分非线性)/LSB   3.20   0.14
  INL(积分非线性)/LSB   2921   0.31
  FFT SINAD/dB(信号与谐波失真及噪声之比)   51.90   98.98
  FFT ENOB(有效位数)/bit   8.32   15.98
  FFT SNR(信噪比)/dB   58.59   98.07
  FFT SFDR/dB(信号与最大谐波失真之比)   55.24   115.5
表3是本发明的流水线模数转换器的校准前后误差比较表；
流水线模数转换器校准所需的时间点数是(16+16+16+8+8+8)×2＝144≈2^7，另外在每个点平均取2^10次以消除热噪声的影响，总体还是只需要约2^17个周期，远低于现有校准方法需要的2^27个周期。而且随着有效位数的增加，本发明的校准时间只是线性增长，远低于现有校准方法的指数性增长。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种流水线模数转换器，通过串联的若干级电路模块(20)和后模数转换模块(30)对模拟信号进行模数转换，由数字错位相加模块(40)将转换的结果加权相加输出数字信号；
所述每个级电路模块(20)包含依次连接的级联模拟输入端口、级电路采样模块(23)、减法器模块(24)、增益放大模块(25)，与所述级联模拟输入端口连接的模数转换模块(21)通过数模转换模块(22)也与所述减法器模块连接，其特征在于：
所述级电路模块(20)还包含给定模拟输入端口、给定数字输入端口、第一到第四切换开关、存储模块(26)
所述级联模拟输入端口串联第一切换开关，通过所述级电路采样模块(23)与所述减法器模块(24)的正输入端连接；
所述级联模拟输入端口、第一切换开关，还依次通过串联的模数转换模块(21)、第三切换开关、数模转换模块(22)与所述减法器模块(24)的负输入端连接；
所述减法器模块(24)将从所述级电路采样模块(23)输入的模拟信号中减去所述数模转换模块(22)输出的粗量化模拟信号，并发送至所述增益放大模块(25)；
所述增益放大模块(25)输出放大后的模拟信号余量至下一级的级电路模块(20)；
所述给定模拟输入端口串联第二切换开关，分别与所述级电路采样模块(23)、模数转换模块(21)连接；
所述模数转换模块(21)与所述存储模块(26)连接，输出粗量化结果并控制所述存储模块(26)输出粗量化校准结果到所述流水线模数转换器的数字错位相加模块(40)；
所述给定数字输入端口通过第四切换开关与所述数模转换模块(22)连接。
2.一种用于如权利要求1所述的流水线模数转换器的电容失配的快速校准方法，其特征在于，从最后一级级电路模块(20)开始倒序校准，对于每一级级电路模块(20)的校准包含以下步骤：
步骤1 校准开启
第二切换开关、第四切换开关闭合、第一切换开关、第三切换开关断开，使级电路模块(20)工作在校准状态；
步骤2量化结果测量
为级电路模块(20)给定输入信号，通过该级之后的级电路模块(20)和所述流水线模数转换器的后模数转换模块(30)进行模数转换，得到一组相对应的量化结果；
步骤3量化步长测量
将相对应的量化结果相减得到关于级电路模块(20)的实际量化步长，并将其保存在存储模块(26)中。
3.如权利要求2所述的流水线模数转换器的电容失配的快速校准方法，其特征在于，所述步骤2还包含以下步骤：
步骤2.1信号给定
为级电路模块(20)的给定模拟输入端口输入的模拟给定信号是判决电平、为其给定数字输入端口输入的数字给定信号是给定量化结果；
步骤2.2该级余量输出
输入级电路模块(20)的模拟给定信号经过采样后，减去数字给定信号经过数模转换得到的粗量化模拟信号，经过增益放大后，输出该级级电路模块(20)的模拟信号余量；
步骤2.3后级余量输出
将级电路模块(20)的模拟信号余量依次通过该级之后的所有级电路模块(20)进行粗量化，得到之后每一级的模拟信号余量；
步骤2.4后模数转换
由最后一级级电路模块(20)输出的模拟信号余量，经过后模数转换模块(30)进行模数转换得到量化结果。
4.如权利要求3所述的流水线模数转换器的电容失配的快速校准方法，其特征在于，所述步骤2.1还包含以下步骤：
步骤2.1.1为级电路模块(20)的给定模拟输入端口输入的模拟给定信号是一组判决电平，为其给定数字输入端口输入的数字给定信号是一组给定量化结果i，其中i从1到N递增；
步骤2.1.2为级电路模块(20)的给定模拟输入端口输入的模拟给定信号是上述一组判决电平，为其给定数字输入端口输入的数字给定信号是一组给定量化结果i+1，其中i从1到N递增。
5.如权利要求3所述的流水线模数转换器的电容失配的快速校准方法，其特征在于，所述步骤2.3中在每一级级电路模块(20)进行粗量化，还包含以下步骤：
步骤2.3.1级电路模块(20)的给定模拟输入端口输入上一级的模拟信号余量，经过模数转换得到粗量化结果；
步骤2.3.2由粗量化结果控制输出存储阵列中相对应的该级级电路模块(20)的粗量化校准结果，并发送至给定数字输入端口；
步骤2.3.3粗量化校准结果经过数模转换得到粗量化模拟信号，并发送到减法器模块(24)的负输入端；
步骤2.3.4给定模拟输入端口输入的上一级的模拟信号余量经过级电路采样模块(23)发送到减法器模块(24)的正输入端；
步骤2.3.5上一级模拟信号余量减去粗量化模拟信号，经过增益放大后，输出该级的模拟信号余量。
6.如权利要求4所述的流水线模数转换器的电容失配的快速校准方法，其特征在于，所述步骤2.4还包含以下步骤：
步骤2.4.1为级电路模块(20)输入在步骤2.1.1中所述给定信号，即给定模拟输入端口输入一组判决电平，给定数字输入端口输入一组给定量化结果i，其中，i从1到N递增，依次通过该级之后的级电路模块(20)和后模数转换模块(30)得到的一组量化结果是第一量化结果；
步骤2.4.2为级电路模块(20)输入在步骤2.1.2中所述给定信号，即给定模拟输入端口输入一组判决电平，为其给定数字输入端口输入一组给定量化结果i+1，其中，i从1到N递增，依次通过该级之后的级电路模块(20)和后模数转换模块(30)得到一组第二量化结果。
7.如权利要求5所述的流水线模数转换器及其电容失配的快速校准方法，其特征在于，所述每一级级电路模块(20)输出的粗量化校准结果保留了若干位冗余位。
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