本發(fā)明涉及一種電壓系數(shù)校準(zhǔn)方法，特別涉及一種應(yīng)用于SARADC中的PIP電容陣列電壓系數(shù)校準(zhǔn)方法，屬于PIP電容應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

PIP(多晶硅-絕緣層-多晶硅)電容是在標(biāo)準(zhǔn)OTP(One-time Program)或FLASH芯片制造工藝中固有的一種電容類(lèi)型，其使用的LAYER層次是生產(chǎn)必須經(jīng)過(guò)的層次，因此在芯片設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常直接使用該類(lèi)型的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能。但是在一些電路設(shè)計(jì)中尤其是SARADC(逐次逼近寄存器型的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)等檢測(cè)精度要求較高的場(chǎng)合中，由于PIP電容存在電壓系數(shù)較差的本征缺陷，會(huì)較大程度的限制SARADC所能達(dá)到的檢測(cè)精度。而如果采用MIM電容，則往往需要增加芯片制造過(guò)程中的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供一種提高SARADC轉(zhuǎn)換精度的PIP電容陣列電壓系數(shù)校準(zhǔn)方法。

一種應(yīng)用于SARADC中的PIP電容陣列的電壓系數(shù)校準(zhǔn)方法為：在PIP電容陣列中加入誤差，用于抵消電壓系數(shù)所帶來(lái)的誤差，完成PIP電容電壓系數(shù)校準(zhǔn)。

優(yōu)選的，所述在PIP電容陣列中加入誤差包括：

獲取電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差，根據(jù)該誤差對(duì)PIP電容陣列中部分電容的大小進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選的，所述部分電容表示工作在同一周期且壓差相同的電容。

優(yōu)選的，獲取電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差的方法為：

獲取SARADC中PIP電容陣列的電壓參數(shù)；

PIP電容陣列從SARADC的采樣階段到轉(zhuǎn)換階段，根據(jù)電壓參數(shù)，獲取在轉(zhuǎn)換階段PIP電容陣列兩端電壓差，PIP電容陣列包括第一類(lèi)電容和第二類(lèi)電容；第一類(lèi)電容在轉(zhuǎn)換階段的第一個(gè)周期接基準(zhǔn)電壓；第二類(lèi)電容在轉(zhuǎn)換階段的第一個(gè)周期接地；

根據(jù)第一類(lèi)電容兩端電壓差和第二類(lèi)電容兩端電壓差，獲取第一類(lèi)電容和第二類(lèi)電容的電容變化后的電容值；

根據(jù)第一類(lèi)電容和第二類(lèi)電容變化后的電容值，獲取電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差。

優(yōu)選的，在PIP電容陣列中加入誤差的方法為：

減小第一類(lèi)電容的電容值或增大第二類(lèi)電容的電容值。

優(yōu)選的，在PIP電容陣列中加入誤差的方法為：

當(dāng)?shù)谝活?lèi)電容數(shù)量與第二類(lèi)電容數(shù)量相等時(shí)，將第一類(lèi)電容的電容值從初始電容值變?yōu)榈诙?lèi)電容變化后的電容值，第二類(lèi)電容的電容值不變。

優(yōu)選的，PIP電容陣列的電壓參數(shù)包括：PIP電容一端連接的基準(zhǔn)電壓VREF，PIP電容一端連接的輸入電壓VIN，PIP電容另一端連接的電源正極輸入電壓VPOS，PIP電容的一階電壓系數(shù)VC1，PIP電容的二階電壓系數(shù)VC2，所述第一類(lèi)電容與第二類(lèi)電容的數(shù)目相同。

本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明通過(guò)在SARADC中的PIP電容陣列中有規(guī)律的加入了誤差來(lái)抵消PIP電容本征存在的電壓系數(shù)所帶來(lái)的誤差，從而從系統(tǒng)層面提高整個(gè)SARADC的精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的采用了PIP電容陣列的電壓系數(shù)校準(zhǔn)方法的SARADC的模塊圖；

圖2為基于溫度計(jì)碼的SARADC的原理圖；

圖3為本發(fā)明進(jìn)行電壓系數(shù)校準(zhǔn)的PIP電容陣列的電路原理圖；

圖4為未校準(zhǔn)前的PIP電容陣列的誤差曲線(xiàn)圖；

圖5為電壓校準(zhǔn)后的PIP電容陣列的誤差曲線(xiàn)圖；

圖6為未校準(zhǔn)前的PIP電容陣列的ADC碼密度測(cè)試法得到的數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)圖，其中橫坐標(biāo)表示ADC輸出碼；

圖7為采用電壓校準(zhǔn)后的PIP電容陣列的ADC碼密度測(cè)試法得到的數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)圖；

圖8為本發(fā)明所述的獲取電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

本發(fā)明基于如下發(fā)現(xiàn)：在SARADC中傳統(tǒng)的PIP電容陣列通常都是每個(gè)單位電容大小完全一樣的，結(jié)合到SARADC的具體工作過(guò)程中時(shí)，不同的周期對(duì)應(yīng)的分配到電容陣列中每個(gè)電容兩端的壓差是不一樣的。由于PIP電容電壓系數(shù)的影響，對(duì)每個(gè)電容的容值造成了差異，從而引入了較大的誤差。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。

本發(fā)明基于現(xiàn)有的PIP電容存在的缺陷，根據(jù)SARADC具體工作原理，將電容陣列中的部分電容大小進(jìn)行微量調(diào)整，從而來(lái)抵消工作過(guò)程中PIP電容電壓系數(shù)所帶來(lái)的誤差。

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的應(yīng)用于SARADC中的PIP電容陣列的電壓系數(shù)校準(zhǔn)方法為：在PIP電容陣列中加入誤差，用于抵消電壓系數(shù)所帶來(lái)的誤差，完成PIP電容電壓系數(shù)校準(zhǔn)。

在本實(shí)施例中，通過(guò)在SARADC中的PIP電容陣列中有規(guī)律的加入了誤差來(lái)抵消PIP電容本征存在的電壓系數(shù)所帶來(lái)的誤差，從而從系統(tǒng)層面提高整個(gè)SARADC的精度。圖2表示PIP電容陣列應(yīng)用于溫度計(jì)碼的SARADC的原理圖。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在PIP電容陣列中加入誤差包括：

獲取電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差，根據(jù)該誤差對(duì)PIP電容陣列中部分電容的大小進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步地，部分電容表示工作在同一周期且壓差相同的電容。

如圖8所示，在優(yōu)選的實(shí)施例中，獲取電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差的方法為：

S1.獲取SARADC中PIP電容陣列的電壓參數(shù)；

S2.PIP電容陣列從SARADC的采樣階段到轉(zhuǎn)換階段，根據(jù)電壓參數(shù)，獲取在轉(zhuǎn)換階段PIP電容陣列兩端電壓差，PIP電容陣列包括第一類(lèi)電容和第二類(lèi)電容；第一類(lèi)電容在轉(zhuǎn)換階段的第一個(gè)周期接基準(zhǔn)電壓；第二類(lèi)電容在轉(zhuǎn)換階段的第一個(gè)周期接地；

S3.根據(jù)第一類(lèi)電容兩端電壓差和第二類(lèi)電容兩端電壓差，獲取第一類(lèi)電容和第二類(lèi)電容的電容變化后的電容值；

S4.根據(jù)第一類(lèi)電容和第二類(lèi)電容變化后的電容值，獲取電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差。

優(yōu)選實(shí)施例中，在PIP電容陣列中加入誤差的方法為：減小第一類(lèi)電容的電容值或增大第二類(lèi)電容的電容值，消除電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差。

改變了第一類(lèi)電容的電容值或第二類(lèi)電容的電容值，進(jìn)而就影響了電壓系數(shù)對(duì)PIP電容陣列帶來(lái)的誤差，改變的多少可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)定。

如圖3所示，進(jìn)一步地，PIP電容陣列的電壓參數(shù)包括：PIP電容一端連接的基準(zhǔn)電壓VREF，PIP電容一端連接的輸入電壓VIN，PIP電容另一端連接的電源正極輸入電壓VPOS，PIP電容的一階電壓系數(shù)VC1，PIP電容的二階電壓系數(shù)VC2，第一類(lèi)電容與第二類(lèi)電容的數(shù)目相同。

在本實(shí)施例中，以HHGRACE0.18FLASH工藝為例，其PIP電容的一階電壓系數(shù)為：VC1＝-1.98198e-03，二階電壓系數(shù)為：VC2＝-2.14792e-04，PIP電容陣列包括64個(gè)PIP電容為例，其中每個(gè)PIP電容的電容值均相同為300fF，如圖3所示，圖中每個(gè)電容對(duì)應(yīng)一對(duì)開(kāi)關(guān)(如：開(kāi)關(guān)SC0和開(kāi)關(guān)SC0B,)。以此為條件分析SARADC工作工程中的一種典型情況，如VREF＝4V，VIN＝2V，VPOS＝3.5V。

在采樣階段，64個(gè)PIP電容兩端壓差為VIN-VPOS＝2-3.5＝-1.5V。采樣周期結(jié)束，64個(gè)PIP電容先接到地，以使比較器正向端的電壓變?yōu)?-(VIN-VPOS)＝1.5V，之后轉(zhuǎn)換階段，將64個(gè)PIP電容中的32個(gè)(即第一類(lèi)電容)接到基準(zhǔn)電壓VREF，這32個(gè)PIP電容兩端壓差為另外32個(gè)PIP電容(即第二類(lèi)電容)下極板接地，這32個(gè)PIP電容兩端壓差即64個(gè)PIP電容中有32個(gè)壓差為3.5V，有32個(gè)壓差為0.5V。此時(shí)電容分壓，將電壓系數(shù)考慮進(jìn)去。

接VREF的32個(gè)PIP電容變?yōu)椋?/p>

32*300fF*(1+0.5*VC1+0.5²*VC2)＝9585.331488fF。

接VREF每個(gè)PIP電容值變?yōu)?99.541609fF；

接地的32個(gè)PIP電容變?yōu)椋?/p>

32*300fF*(1+3.5*VC1+3.5²*VC2)＝9508.1459328fF；

接地的每個(gè)PIP電容值變?yōu)?97.12956fF。

此時(shí)電容的分壓得：理想值應(yīng)該為2V，實(shí)際分壓得的值為2.0081V，即引入了8.1mV的誤差，依次類(lèi)推。得到的誤差曲線(xiàn)如圖4所示。

在本實(shí)施例中，為了得到更高的轉(zhuǎn)換精度，即要求對(duì)圖4的曲線(xiàn)進(jìn)行校準(zhǔn)，以將圖4的曲線(xiàn)有方向性的調(diào)整成圖5的校準(zhǔn)曲線(xiàn)，從而達(dá)到誤差大幅度的減小，以提高了整個(gè)ADC的轉(zhuǎn)換精度。通過(guò)前述的公式分析可以得到，只要將第一個(gè)周期接到VREF的32個(gè)PIP電容變小，即能使VREF得分壓接近2V或者小于2V，在這里需要兼顧到VIN在整個(gè)輸入范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換值的精度，因此將其設(shè)置為小于2V。對(duì)應(yīng)的電路如圖3所示。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在PIP電容陣列中加入誤差的方法為：

將第一類(lèi)電容的電容值從初始電容值變?yōu)榈诙?lèi)電容變化后的電容值，第二類(lèi)電容的電容值不變。

將PIP電容陣列中標(biāo)號(hào)為0～31的32個(gè)PIP電容的容值從300fF變到297fF,0～31的PIP電容是ADC第一個(gè)比較周期中介VREF的電容，其余的標(biāo)號(hào)為32～63的32個(gè)PIP電容保持300fF不變，即可達(dá)到校準(zhǔn)的目的，重新代入上面分析過(guò)程中的公式，得到這時(shí)第一個(gè)周期VREF分壓得到的電壓值為1.9985V，即誤差減小到了1.5mV。

對(duì)采用此方法前和此方法后的芯片進(jìn)行測(cè)試得到的結(jié)果分別如圖6和圖7所示

通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)可以得到，本發(fā)明采用的方法對(duì)ADC的精度有明顯改善。INL從6.5LSB減小到1.5LSB，其中，INL表示積分非線(xiàn)性表示了ADC器件在所有的數(shù)值點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的模擬值和真實(shí)值之間誤差最大的那一點(diǎn)的誤差值，也就是輸出數(shù)值偏離線(xiàn)性最大的距離，單位是LSB。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在PIP電容陣列中加入誤差的方法為：

將第二類(lèi)電容的電容值從300fF增加到303fF，重新代入上面分析過(guò)程中的公式，得到這時(shí)第一個(gè)周期VREF分壓得到的電壓值為1.99813V，即誤差減小到了1.8mV。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)PIP電容電壓系數(shù)的校準(zhǔn)來(lái)獲得精度更高的SARADC。在節(jié)約成本只使用PIP電容的場(chǎng)合下該方法有較高的實(shí)用價(jià)值。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見(jiàn)的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。