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KR102375948B1 - Apparatus and method for analog-digital converting - Google Patents

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KR102375948B1
KR102375948B1 KR1020150027420A KR20150027420A KR102375948B1 KR 102375948 B1 KR102375948 B1 KR 102375948B1 KR 1020150027420 A KR1020150027420 A KR 1020150027420A KR 20150027420 A KR20150027420 A KR 20150027420A KR 102375948 B1 KR102375948 B1 KR 102375948B1
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KR
South Korea
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dac
capacitor
lsb
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msb
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오승현
이종우
조병학
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 아날로그 디지털 변환 장치는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하는 MSB(Most Siginificant Bit)-DAC(Digitla Analog Converter), 트림(trim) 캐패시터(capacitor), 상기 트림 캐패시터와 연결되고(coupled), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하는 LSB(Least Significant Bit)-DAC, 상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC를 연결하는 브리지(bridge) 캐패시터, 상기 MAB-DAC와 상기 LSB-DAC에서 전압값을 측정하고, 샘플된 전압값과 비교한 결과를 출력하는 비교부, 상기 MSB-DAC의 단위 캐패시터에 기준 전압을 인가하여 비교부에서 출력되는 제 1 측정값을 디지털 변환하여 제 1 측정 데이터를 생성하고, 상기 LSB-DAC의 캐패시터에 기준 전압값을 인가하여 상기 비교부에서 출력되는 제 2 측정값을 디지털 변환하여 제 2 측정 데이터를 생성하고, 상기 제 1 및 제 2 측정 데이터를 비교하여 상기 트림 캐패시터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention is connected to a Most Significant Bit (MSB)-Digtla Analog Converter (DAC) for converting a digital signal into an analog signal, a trim capacitor, and the trim capacitor and (coupled), LSB (Least Significant Bit)-DAC for converting a digital signal to an analog signal, a bridge capacitor connecting the MSB-DAC and the LSB-DAC, and a voltage between the MAB-DAC and the LSB-DAC A comparator that measures a value and outputs a result of comparison with the sampled voltage value, applies a reference voltage to the unit capacitor of the MSB-DAC to digitally convert the first measured value output from the comparator to obtain the first measured data generating second measurement data by digitally converting the second measurement value output from the comparator by applying a reference voltage value to the capacitor of the LSB-DAC, and comparing the first and second measurement data to the and a control unit for controlling the trim capacitor.

Description

아날로그-디지털 변환 장치 및 그 동작 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ANALOG-DIGITAL CONVERTING} Analog-to-digital conversion device and its operation method {APPARATUS AND METHOD FOR ANALOG-DIGITAL CONVERTING}

본 발명은 아날로그-디지털 변환을 위한 장치 및 그 동작 방법에 대한 발명이다.The present invention relates to an apparatus for analog-to-digital conversion and an operating method thereof.

SAR(successive approximation register) 아날로그-디지털 변환기(analog-digital converter, ADC)는 저전력 ADC 타입 중 하나이다. 높은 해상도(예, 10비트 이상)의 SAR ADC를 사용하기 위해, 분리 캐패시터(split capacitor) DAC 배열은 작은 회로 영역과 저전력 소비를 위해 매우 효과적인 구조이다. 분리 캐패시터 DAC 배열 구조의 주요 단점은, 성능이 브리지 캐패시터(bridge capacitor)의 정확한 값의 의존도가 높다는 것이다. 상기 브리지 캐패시터의 값이 정확하지 않으면 오차가 발생할 수 있다. 그러므로, 브리지 캐패시터의 보정은 분리 캐패시터 DAC 배열 구조를 위해 필수적이다. 따라서 브리지 캐패시터의 보정을 위한 방안이 필요하다.A successive approximation register (SAR) analog-digital converter (ADC) is one of the low-power ADC types. In order to use a high resolution (eg, 10-bit or more) SAR ADC, a split capacitor DAC arrangement is a very effective structure for small circuit area and low power consumption. The main disadvantage of the split capacitor DAC arrangement is that the performance is highly dependent on the exact value of the bridge capacitor. If the value of the bridge capacitor is not correct, an error may occur. Therefore, the correction of the bridge capacitor is essential for the split capacitor DAC arrangement structure. Therefore, there is a need for a method for correcting the bridge capacitor.

본 발명의 일 실시 예는 ADC 제어를 위한 장치 및 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides an apparatus and method for controlling an ADC.

본 발명의 다른 실시 예는 SAR ADC에서 트림 캐패시터 제어를 위한 장치 및 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an apparatus and method for controlling a trim capacitor in a SAR ADC.

본 발명의 실시 예에 따른 아날로그 디지털 변환 장치는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하는 MSB(Most Siginificant Bit)-DAC(Digitla Analog Converter), 트림(trim) 캐패시터(capacitor), 상기 트림 캐패시터와 연결되고(coupled), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하는 LSB(Least Significant Bit)-DAC, 상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC를 연결하는 브리지(bridge) 캐패시터, 상기 MAB-DAC와 상기 LSB-DAC에서 전압값을 측정하고, 샘플된 전압값과 비교한 결과를 출력하는 비교부, 상기 MSB-DAC의 단위 캐패시터에 기준 전압을 인가하여 비교부에서 출력되는 제 1 측정값을 디지털 변환하여 제 1 측정 데이터를 생성하고, 상기 LSB-DAC의 캐패시터에 기준 전압값을 인가하여 상기 비교부에서 출력되는 제 2 측정값을 디지털 변환하여 제 2 측정 데이터를 생성하고, 상기 제 1 및 제 2 측정 데이터를 비교하여 상기 트림 캐패시터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention is connected to a Most Significant Bit (MSB)-Digtla Analog Converter (DAC) for converting a digital signal into an analog signal, a trim capacitor, and the trim capacitor and (coupled), LSB (Least Significant Bit)-DAC for converting a digital signal to an analog signal, a bridge capacitor connecting the MSB-DAC and the LSB-DAC, and a voltage between the MAB-DAC and the LSB-DAC A comparator that measures a value and outputs a result of comparison with the sampled voltage value, applies a reference voltage to the unit capacitor of the MSB-DAC to digitally convert the first measured value output from the comparator to obtain the first measured data generating second measurement data by digitally converting the second measurement value output from the comparator by applying a reference voltage value to the capacitor of the LSB-DAC, and comparing the first and second measurement data to the and a control unit for controlling the trim capacitor.

본 발명의 실시 예에 따른 아날로그(analog)-디지털(digital) 변환 장치의 방법은, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하는 최대 유효 비트(Most Significant Bit) 디지털(digital)-아날로그(analog) 변환부(MSB-DAC)의 단위 캐패시터에 기준 전압값을 인가하여 상기 MSB-DAC에서 출력되는 전압을 측정한 후 측정값을 디지털 변환하여 제 1 측정 데이터를 생성하는 과정과, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하는 최소 유효 비트(Least Significant Bit) 디지털-아날로그 변환부(LSB-DAC)에 기준 전압을 인가하고 상기 LSB-DAC에서 출력되는 전압을 측정한 후 측정값을 디지털로 변환하여 제 2 측정 데이터를 생성하는 과정과, 상기 제 1 및 제 2 측정 데이터를 비교하여 트림 캐패시터를 제어하는 과정을 포함하고, 상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC는 브리지(bridge) 캐패시터를 통해 연결된 것을 특징으로 한다.The method of the analog-to-digital conversion apparatus according to an embodiment of the present invention includes a Most Significant Bit for converting a digital signal into an analog signal, a digital-to-analog conversion unit ( MSB-DAC) applying a reference voltage value to the unit capacitor to measure the voltage output from the MSB-DAC, and then convert the measured value to digital to generate first measurement data; and converting the digital signal into an analog signal. The least significant bit digital-to-analog converter (LSB-DAC) applies a reference voltage, measures the voltage output from the LSB-DAC, and then converts the measured value to digital to generate second measurement data. and controlling a trim capacitor by comparing the first and second measurement data, wherein the MSB-DAC and the LSB-DAC are connected through a bridge capacitor.

본 발명의 실시 예에 따르면, ADC 제어를 실시하여 비교부의 오프셋에 무관하게 ADC 장치의 보정을 실시할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the ADC device may be corrected regardless of the offset of the comparator by performing ADC control.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ADC 제어를 위한 장치의 구성을 나타낸다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 도 1의 MSB DAC(130) 구성을 나타낸다.
도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 도 1의 LSB DAC(110) 구성을 나타낸다.
도 3a 및 도3b는 본 발명의 실시 예에 따른 샘플한 전압과 DAC 출력 전압의 비교를 통한 디지털 값 획득 과정의 예를 나타낸다.
도 4a 및 도4b는 본 발명의 실시 예에 따른 각 DAC 샘플에 따른 출력 결과의 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보정부의 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ADC 동작을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 ADC 보정 과정의 흐름을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 ADC 제어 과정의 흐름을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 블럭도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 시뮬레이션의 결과를 나타낸다.
1 shows the configuration of an apparatus for controlling an ADC according to an embodiment of the present invention.
2A shows the configuration of the MSB DAC 130 of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
2B shows the configuration of the LSB DAC 110 of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B show an example of a digital value acquisition process through comparison of a sampled voltage and a DAC output voltage according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B show examples of output results according to each DAC sample according to an embodiment of the present invention.
5 shows the configuration of a correction unit according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates an ADC operation according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating an ADC calibration process according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an ADC control process according to an embodiment of the present invention.
9 is a block diagram of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
10 shows a simulation result according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 문서의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings. However, it is not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and it should be understood to include various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of this document. . In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like components.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, expressions such as "have," "may have," "includes," or "may include" refer to the presence of a corresponding characteristic (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this document, expressions such as "A or B," "at least one of A or/and B," or "one or more of A or/and B" may include all possible combinations of the items listed together. . For example, "A or B," "at least one of A and B," or "at least one of A or B" means (1) includes at least one A, (2) includes at least one B; Or (3) it may refer to all cases including both at least one A and at least one B.

본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.As used herein, expressions such as "first," "second," "first," or "second," may modify various elements, regardless of order and/or importance, and refer to one element. It is used only to distinguish it from other components, and does not limit the components. For example, the first user equipment and the second user equipment may represent different user equipment regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the rights described in this document, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be renamed as a first component.

어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.One component (eg, a first component) is "coupled with/to (operatively or communicatively)" to another component (eg, a second component); When referring to "connected to", it should be understood that the certain element may be directly connected to the other element or may be connected through another element (eg, a third element). On the other hand, when it is said that a component (eg, a first component) is "directly connected" or "directly connected" to another component (eg, a second component), the component and the It may be understood that other components (eg, a third component) do not exist between other components.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어(hardware)적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor))를 의미할 수 있다.The expression "configured to (or configured to)" as used in this document, depending on the context, for example, "suitable for," "having the capacity to ," "designed to," "adapted to," "made to," or "capable of." The term "configured to (or configured to)" may not necessarily mean only "specifically designed to" in hardware. Instead, in some circumstances, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” with other devices or parts. For example, the phrase "a processor configured (or configured to perform) A, B, and C" refers to a dedicated processor (eg, an embedded processor) for performing the corresponding operations, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may mean a generic-purpose processor (eg, a central processing unit (CPU) or an application processor (AP)) capable of performing corresponding operations.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다. 본 발명의 캐패시터 어레이(array)는 적어도 하나 이상의 캐패시터를 포함하며, 상기 캐패시터 어레이를 구성하는 각 캐패시터는 스위치에 연결되어 스위치가 온(on) 또는 오프(off)됨에 따라 제어될 수 있다.
Terms used in this document are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art described in this document. Among terms used in this document, terms defined in a general dictionary may be interpreted with the same or similar meaning as the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, ideal or excessively formal meanings is not interpreted as In some cases, even terms defined in this document cannot be construed to exclude embodiments of this document. The capacitor array of the present invention includes at least one or more capacitors, and each capacitor constituting the capacitor array may be connected to a switch and controlled as the switch is turned on or off.

이하 본 발명은 아날로그(analog)-디지털(digital) 변환을 위한 제어 기술에 대해 설명한다.
Hereinafter, the present invention describes a control technology for analog-digital conversion.

아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 ADC 변환기가 사용될 수 있다. ADC 변환기의 종류중 연속 근사 방식(Successive Approximation Register, SAR ADC)은 구조가 비교적 간단하고 저전력을 소모한다는 특징이 있다. 상기 SAR ADC를 구현하기 위한 방식 중에는 캐패시터를 분할하여 ADC를 동작시키는 분할 캐패시터 어레이(array) 구조가 존재한다. 상기 분할 캐패시터 어레이 구조는 칩 크기와 전력 소모를 줄이기 위해서 브리지 캐패시터(bridge capacitor)를 이용해 최대 유효 비트(Most Significant Bit, MSB) 디지털 아날로그 변환부(MSB DAC)와 최소 유효 비트(Least Significant Bit, LSB) 변환부(LSB DAC)를 나누어서 사용한다. 상기 분할 캐패새터 어레이 구조를 사용할 경우 ADC의 전체 캐패시터를 분할하는데 사용되는 상기 브리지 캐패시터가 매우 작은 값을 갖는 것으로 인해 상기 MSB DAC의 캐패시터 어레이와 상기 LSB DAC의 캐패시터 어레이 간의 정합의 차이가 발생할 수 있다. 이러한 정합 차이를 극복하기 위해서는 브리지 캐패시터의 보정이 필요하다. 상기 브리지 캐패시터의 보정을 위해 본원발명에서는 디지털 값의 비교를 통해 트림 캐패시터를 조정할 수 있다.
An ADC converter may be used to convert an analog signal to a digital signal. Among the types of ADC converters, the Successive Approximation Register (SAR ADC) has a relatively simple structure and low power consumption. Among the methods for implementing the SAR ADC, there is a divided capacitor array structure in which the ADC is operated by dividing the capacitor. The split capacitor array structure uses a bridge capacitor to reduce the chip size and power consumption. A most significant bit (MSB) digital-to-analog converter (MSB DAC) and a least significant bit (LSB) are used to reduce the chip size and power consumption. ) The conversion unit (LSB DAC) is divided and used. When the split capacitor array structure is used, a difference in matching between the capacitor array of the MSB DAC and the capacitor array of the LSB DAC may occur because the bridge capacitor used to split the entire capacitor of the ADC has a very small value. . In order to overcome this matching difference, correction of the bridge capacitor is required. In order to correct the bridge capacitor, in the present invention, the trim capacitor may be adjusted by comparing digital values.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ADC 제어를 위한 장치의 구성을 나타낸다.1 shows the configuration of an apparatus for controlling an ADC according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 ADC 보정을 위한 전자장치는, 최대 유효 비트 디지털-아날로그 변환부(이하 MSB-DAC라 한다)(110), 브리지 캐패시터(120), 최소 유효 비트 디지털-아날로그 변환 부(이하 LSB-DAC라 한다)(130), 비교부(140), 제어부(150), 트림 캐패시터(160)를 포함하고, 상기 제어부(150)는 SAR 로직부(153), 보정부(151)를 포함한다.The electronic device for ADC correction according to an embodiment of the present invention includes a maximum effective bit digital-analog converter (hereinafter referred to as MSB-DAC) 110 , a bridge capacitor 120 , and a minimum effective bit digital-analog converter ( (hereinafter referred to as LSB-DAC) 130 , a comparison unit 140 , a control unit 150 , and a trim capacitor 160 , and the control unit 150 includes a SAR logic unit 153 and a correction unit 151 . include

상기 LSB DAC(110) 및 MSB DAC(130)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. LSB DAC(110) 및 MSB DAC(130)는 상기 제어부(150)로부터 수신된 디지털 신호를 기반으로 디지털 신호를 아날로그 신호로 출력할 수 있다. 예를 들어 상기 LSB DAC(110)는 상기 제어부(150)로부터 디지털 신호를 입력받아 그에 따른 아날로그 신호(예: 전압)를 출력할 수 있다. 또한 상기 MSB DAC(130)는 상기 제어부(150)에 디지털 신호를 입력받아 그에 따른 아날로그 신호(예: 전압)를 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 LSB DAC(110)는 상기 제어부(150)의 제1 디지털 신호에 따라, 상기 LSB DAC(110)의 캐패시터 어레이 상태가 결정되고, 그리고 결정된 캐패시터 어레이 상태에 대응하는 캐패시터 값에 따라 전압 신호가 출력될 수 있다. 마찬가지로, 상기 MSB DAC(130)는 상기 제어부(150)의 제2 디지털 신호에 따라, 상기 MSB DAC(130)의 캐패시터 어레이 상태가 결정되고, 그리고 결정된 캐패시터 어레이 상태에 대응하는 캐패시터 값에 따라 전압 신호가 출력될 수 있다.The LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 convert a digital signal into an analog signal. The LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 may output a digital signal as an analog signal based on the digital signal received from the controller 150 . For example, the LSB DAC 110 may receive a digital signal from the controller 150 and output an analog signal (eg, voltage) corresponding thereto. Also, the MSB DAC 130 may receive a digital signal from the controller 150 and output an analog signal (eg, voltage) corresponding thereto. For example, in the LSB DAC 110 , the capacitor array state of the LSB DAC 110 is determined according to the first digital signal of the controller 150 , and a voltage signal according to a capacitor value corresponding to the determined capacitor array state can be output. Similarly, in the MSB DAC 130 , the capacitor array state of the MSB DAC 130 is determined according to the second digital signal of the controller 150 , and a voltage signal according to a capacitor value corresponding to the determined capacitor array state can be output.

상기 브리지 캐패시터(120)는 상기 LSB DAC(110)와 상기 MSB DAC(130)를 연결할 수 있다. 상기 전자장치는 상기 브리지 캐패시터(120)를 이용하여 상기 LSB DAC(110)와 상기 MSB DAC(130)의 각 캐패시터 어레이를 분리시킬 수 있다. 또한, 상기 브리지 캐패시터(120)는 상기 LSB DAC(110)의 출력 전압 신호와 상기 MSB DAC(130)의 출력 전압 신호를 결합시킬 수 있다. 예컨대, 상기 LSB DAC(110)의 출력 전압 신호와 상기 MSB DAC(130)의 출력 전압 신호가 결합되어 생성된 신호는 상기 비교부(140)의 입력신호로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 생성된 신호는 상기 LSB DAC(110) 및 상기 MSB DAC(130)의 결합에 의한 디지털 코드에 대응하는 전압 신호일 수 있다.The bridge capacitor 120 may connect the LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 . The electronic device may separate each capacitor array of the LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 by using the bridge capacitor 120 . Also, the bridge capacitor 120 may couple the output voltage signal of the LSB DAC 110 and the output voltage signal of the MSB DAC 130 . For example, a signal generated by combining the output voltage signal of the LSB DAC 110 and the output voltage signal of the MSB DAC 130 may be used as the input signal of the comparator 140 . For example, the generated signal may be a voltage signal corresponding to a digital code obtained by combining the LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 .

상기 브리지 LSB DAC(110)에 의해 출력된 전압이 상기 MSB DAC(130)에 의해 출력된 전압과 결합할 경우, 상기 브리지 캐패시터(120)에 의한 출력 전압 전달 과정에서 캐패시터의 불일치(mismatch) 및 기생 캐패시터(parasitic capacitance)로 인한 오차가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 상기 브리지 캐패시터(120)로 인한 불일치를 감소시키기 위해 트림 캐패시터의 보정을 수행한다 .When the voltage output by the bridge LSB DAC 110 is combined with the voltage output by the MSB DAC 130 , in the process of transferring the output voltage by the bridge capacitor 120 , a capacitor mismatch and parasitic An error may occur due to parasitic capacitance. In the present invention, the trim capacitor is corrected in order to reduce the mismatch caused by the bridge capacitor 120 .

상기 비교부(140)는 입력 전압 신호와 상기 LSB DAC(110) 및 상기 MSB DAC(130)의 결합에 의한 디지털 코드에 대응하는 전압 신호를 비교할 수 있다. 상기 입력 전압 신호는 입력신호의 샘플링 신호이거나 상기 브리지 캐패시터를 보정하기 위해 상기 MSB DAC(130)의 캐패시터 어레이와 결합되는(coupled) 단위 캐패시터에 기준 전압(Vrefp)을 인가하여 획득한 전압신호이거나, 상기 LSB-DAC(110)의 캐패시터 어레이를 구성하는 모든 캐패시터에 기준 전압(Vrefp)전압을 인가한 후 획득한 전압 신호일 수 있다. 상기 기준 전압(Vrefp)은 상기 LSB DAC(110) 또는 상기 MSB DAC(130)에서 출력할 수 있는 최대 전압일 수 있다. The comparator 140 may compare an input voltage signal with a voltage signal corresponding to a digital code obtained by combining the LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 . The input voltage signal is a sampling signal of the input signal or a voltage signal obtained by applying a reference voltage Vrefp to a unit capacitor coupled to a capacitor array of the MSB DAC 130 to correct the bridge capacitor, It may be a voltage signal obtained after applying the reference voltage Vrefp to all capacitors constituting the capacitor array of the LSB-DAC 110 . The reference voltage Vrefp may be a maximum voltage that can be output from the LSB DAC 110 or the MSB DAC 130 .

상기 비교한 결과는 기준에 따라 0 또는 1의 코드값으로 출력될 수 있다. 예컨대, 상기 입력 전압 신호가 상기 디지털 코드에 대응하는 전압 신호보다 클 시, 1을 출력하고, 작으면 0을 출력할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 입력 전압 신호가 상기 디지털 코드에 대응하는 전압 신호보다 클 시, 0을 출력하고, 작으면 1을 출력할 수 있다.The comparison result may be output as a code value of 0 or 1 according to a criterion. For example, when the input voltage signal is greater than the voltage signal corresponding to the digital code, 1 may be output, and if the input voltage signal is smaller than the voltage signal corresponding to the digital code, 0 may be output. In various embodiments, when the input voltage signal is greater than the voltage signal corresponding to the digital code, 0 may be output, and when the input voltage signal is smaller than the voltage signal corresponding to the digital code, 1 may be output.

상기 제어부(150)는 전자장치의 보정 및 아날로그 디지털 변환을 위한 전반전인 제어를 수행한다. 구체적으로, 상기 제어부(150)의 상기 SAR 로직부(153)은 아날로그 디지털 변환을 위한 제어 및 디지털 값 저장을 수행한다. 상기 SAR 로직부(153)은 이진 선택(Binary Search) 알고리즘을 사용하여 1 비트 단위로 순차적으로 아날로그 값을 디지털 값으로 변환할 수 있다. 상기 SAR 로직부(153)은 상기 LSB DAC(110) 및 MSB DAC(130)를 제어하여 최대 유효 비트(MSB)에서부터 최소 유효 비트(LSB) 순으로 아날로그 신호의 비교를 통한 각 비트의 값을 저장하고, 저장된 값을 이용하여 아날로그 값을 디지털 값으로 변환할 수 있다.The control unit 150 performs a first half control for correction and analog-to-digital conversion of the electronic device. Specifically, the SAR logic unit 153 of the control unit 150 performs control and digital value storage for analog-to-digital conversion. The SAR logic unit 153 may sequentially convert an analog value into a digital value in 1-bit units using a binary search algorithm. The SAR logic unit 153 controls the LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 to store the value of each bit through comparison of analog signals in the order from the most significant bit (MSB) to the least significant bit (LSB). and convert the analog value into a digital value using the stored value.

상기 SAR 로직부(153)가 상기 비교부(140)를 통해 두 입력의 전압을 비교할시 물리적인 노이즈, 브리지 캐패시터로 인한 캐패시터 값의 불일치(mismatch) 등으로 인해 입력값의 변화로 비교 에러가 발생할 수 있다. 이러한 에러를 보정하기 위해 종래에는 비교부(140)의 오프셋(offset)을 조정하여 비교 오차를 줄이는 방법을 이용하였다. 상기 비교부(140)의 오프셋을 조정할 경우 회로의 복잡도가 증가할 수 있다. 그렇지만 본원발명에서는 상기 비교부(140)의 오프셋을 조정하는 대신 보정부(151)를 통해 트림 캐패시터 값을 조정하여 캐패시터 값의 불일치에 대한 보정을 수행한다 . When the SAR logic unit 153 compares the voltages of the two inputs through the comparison unit 140, a comparison error may occur due to a change in the input value due to physical noise, mismatch of capacitor values due to bridge capacitors, etc. can In order to correct this error, a method of reducing the comparison error by adjusting the offset of the comparator 140 is conventionally used. When the offset of the comparator 140 is adjusted, circuit complexity may increase. However, in the present invention, the mismatch of the capacitor values is corrected by adjusting the trim capacitor value through the correction unit 151 instead of adjusting the offset of the comparator 140 .

상기 보정부(151)는 상기 SAR 로직부(153)로부터 디지털 값을 수신한 후 수신한 디지털 값의 비교를 통해 보정을 수행한다. 구체적으로 상기 보정부(151)는 상기 MSB DAC(130)의 단위 캐패시터에 기준 전압을 샘플한 후, 샘플한 값에 대해 상기 비교부(140)를 통해 출력된 값에 기반하여 상기 SAR 로직부(153)에 의해 출력된 디지털 값(이하 Dmsb라 한다)과, 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터에 기준 전압을 샘플하여 상기 비교부(140)를 통해 출력된 값에 기반하여 상기 SAR 로직부(153)에 의해 출력된 디지털 값(이하 Dlsb라 한다)을 비교한다. 상기 보정부(151)는 상기 Dmsb와 상기 Dlsb를 비교하여 상기 트림 캐패시터(160)를 제어하기 위한 값을 생성할 수 있다.The correction unit 151 receives the digital value from the SAR logic unit 153 and performs correction by comparing the received digital value. Specifically, the compensator 151 samples a reference voltage to the unit capacitor of the MSB DAC 130, and then based on the sampled value, the value output through the comparator 140, the SAR logic unit ( 153) and the SAR logic unit (hereinafter referred to as Dmsb) and the SAR logic unit ( 153) and compares the digital value (hereinafter referred to as Dlsb). The compensator 151 may compare the Dmsb with the Dlsb to generate a value for controlling the trim capacitor 160 .

상기 트림 캐패시터(160)는 상기 보정부(151)를 통해 수신한 제어값을 통해 상기 트림 캐패시터(160)에 속한 캐패시터의 값을 변경할 수 있다. 상기 트림 캐패시터(160)의 값이 변경됨에 따라, 상기 트림 캐패시터(160)와 상기 LSB-DAC(110)과 상기 브리지 캐패시터(120)의 캐패시턴스의 합이 변경됨에 따라 상기 브리지 캐패시터(120)를 보정하는 것과 같은 결과를 얻을 수 있다.
The trim capacitor 160 may change the value of the capacitor belonging to the trim capacitor 160 through the control value received through the correction unit 151 . As the value of the trim capacitor 160 is changed, the sum of the capacitances of the trim capacitor 160, the LSB-DAC 110, and the bridge capacitor 120 changes, so that the bridge capacitor 120 is corrected. You can get the same result as

본 발명의 실시 예에 따르면 아날로그 디지털 변환 및 전자 장치의 보정을 수행하기 위해 상기 MSB-DAC(130)의 단위 캐패시터에 연결된 스위치를 온(on) 한 상태에서 기준 전압(Vrefp)을 인가하여 샘플한 후 그에 따른 출력값에 기반한 SAR 로직부(153)의 출력값을 얻을 수 있다. 또한 상기 전자 장치는 상기 LSB-DAC(110)의 모든 캐패시터에 연결된 스위치를 온(on) 한 상태에서 기준 전압(Vrefp)을 인가하여 샘플한 후 그에 따른 출력값에 기반한 SAR 로직부(153)의 출력값을 얻을 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, in order to perform analog-to-digital conversion and correction of an electronic device, a sample is performed by applying a reference voltage Vrefp while a switch connected to the unit capacitor of the MSB-DAC 130 is turned on. After that, it is possible to obtain an output value of the SAR logic unit 153 based on the corresponding output value. In addition, the electronic device applies and samples the reference voltage Vrefp in a state in which switches connected to all capacitors of the LSB-DAC 110 are turned on, and then the output value of the SAR logic unit 153 based on the resulting output value. can get

도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 MSB DAC(130)를 샘플하여 디지털 출력값을 얻기 위한 전자 장치 구성을 나타낸다.2A illustrates the configuration of an electronic device for obtaining a digital output value by sampling the MSB DAC 130 according to an embodiment of the present invention.

상기 도 2a를 참고하면 상기 MSB DAC(130)는 MSB 캐패시터 어레이(array)로 구성되며, 상기 MSB 캐패시터 어레이는 단위 캐패시터(210)를 포함하여, 다수의 캐패시터(212, 213, 214, 215, 216)를 포함할 수 있다. 상기 단위 캐패시터(231)는 상기 브리지 캐패시터의 보정을 위해 사용되는 캐패시터로써, 상기 브리지 캐패시터를 보정하지 않을 때는 사용되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 2A , the MSB DAC 130 includes an MSB capacitor array, and the MSB capacitor array includes a unit capacitor 210 and a plurality of capacitors 212 , 213 , 214 , 215 , 216 . ) may be included. The unit capacitor 231 is a capacitor used for correction of the bridge capacitor, and may not be used when the bridge capacitor is not corrected.

도면에는 단위 캐패시터(210)를 제외한 5개의 캐패시터가 포함되었지만, 이는 설명의 예를 돕기 위한 것으로, 상기 다수의 캐패시터(212, 213, 214, 215, 216)의 수는 도면에 도시된 것에 국한되는 것이 아닌 발명의 실시 예에 따라(예: 해상도에 따라) 달라질 수 있다. Although the figure includes five capacitors except for the unit capacitor 210, this is for illustrative purposes only, and the number of the plurality of capacitors 212, 213, 214, 215, 216 is limited to that shown in the figure. It may vary according to an embodiment of the invention (eg, according to a resolution).

본 발명의 실시 예에 따르면 분리형 SAR ADC에서 상기 LSB DAC(110)와 상기 MSB DAC(130)를 연결하는 브리지 캐패시터의 보정을 위해 상기 LSB DAC(110)와 상기 MSB DAC(130) 각각을 샘플링한 후 SAR 로직부(153)을 통한 각각의 결과값을 비교하고 그에 따른 보정을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, each of the LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 is sampled for correction of a bridge capacitor connecting the LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 in a separate SAR ADC. Thereafter, each result value may be compared through the SAR logic unit 153 and correction may be performed accordingly.

본 발명의 도 2a의 상기 MSB DAC(130)와 상기 LSB DAC(110)는 각각 6비트의 변환기로 구성된 예를 도시한다. 상기 MSB DAC(130)와 상기 LSB DAC(110)의 비트를 합하여 결국 12비트의 변환 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서는 12비트의 SAR ADC의 예를 들지만 이는 예를 돕기 위한 것이며, 상기 비트수는 실시 예에 따라 달라질 수 있고, 본 발명은 12 비트의 SAR ADC에 국한되지 않는다. 이하 본 발명에서는 12비트의 SAR ADC의 예를 들어 설명한다.The MSB DAC 130 and the LSB DAC 110 of FIG. 2A of the present invention each show an example of a 6-bit converter. By adding the bits of the MSB DAC 130 and the LSB DAC 110, a 12-bit conversion function can be performed. In the present invention, an example of a 12-bit SAR ADC is given, but this is for illustrative purposes only, and the number of bits may vary according to an embodiment, and the present invention is not limited to a 12-bit SAR ADC. Hereinafter, in the present invention, an example of a 12-bit SAR ADC will be described.

상기 전자 장치는 상기 브리지 캐패시터의 보정을 수행하기 위해 상기 MSB DAC(130)의 단위 캐패시터(210)에 기준 전압(Vrefp)을 샘플할 수 있다. 상기 MSB DAC(130)의 단위 캐패시터(231)에 기준 전압을 샘플할 경우, 본 발명의 각 DAC는 6비트 변환을 수행하므로 최소 전압은 기준 전압의 64(26=64)분의 1이 될 수 있다. 따라서 상기 MSB DAC(130)의 단위 캐패시터(231)에 기준전압(Vrefp)를 샘플하면 상기 단위 캐패시터를 통한 출력 전압은 Vrefp/64가 되고, 이에 따른 상기 MSB DAC(130)측에 대한 출력은 000001, 상기 LSB DAC(110)측에 대한 출력은 전압이 인가되지 않은 형태이므로 000000와 같은 형태가 될 것이므로, 결국 상기 MSB DAC(130)와 상기 LSB DAC(110)에 대한 상기 SAR 로직부을 통한 출력값(Dmsb)은 000001000000일 수 있다.
The electronic device may sample a reference voltage Vrefp to the unit capacitor 210 of the MSB DAC 130 to correct the bridge capacitor. When the reference voltage is sampled on the unit capacitor 231 of the MSB DAC 130, each DAC of the present invention performs 6-bit conversion, so the minimum voltage can be 1/64 (26 = 64) of the reference voltage. there is. Therefore, when the reference voltage Vrefp is sampled to the unit capacitor 231 of the MSB DAC 130, the output voltage through the unit capacitor becomes Vrefp/64, and accordingly, the output to the MSB DAC 130 side is 000001 , since the output to the LSB DAC 110 side is a form to which no voltage is applied, it will have a form such as 000000, so the output value ( Dmsb) may be 000001000000.

도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 LSB DAC(110)를 샘플하여 디지털 출력값을 얻기 위한 전자 장치 구성을 나타낸다.2B illustrates the configuration of an electronic device for obtaining a digital output value by sampling the LSB DAC 110 according to an embodiment of the present invention.

상기 도 2b를 참고하면 상기 LSB DAC(110)는 LSB 캐패시터 어레이(array)로 구성되며, 상기 LSB 캐패시터 어레이는 더미 캐패시터(dummy capacitor)(220)를 포함하여 다수의 캐패시터(221, 222, 223, 224, 225, 226)를 포함할 수 있다. 도면에는 7개의 캐패시터가 포함되었지만, 이는 설명의 예를 돕기 위한 것으로, 상기 다수의 캐패시터의 수는 도면에 도시된 것에 국한되는 것이 아닌 발명의 실시 예에 따라 달라질 수 있다. Referring to FIG. 2B , the LSB DAC 110 includes an LSB capacitor array, and the LSB capacitor array includes a dummy capacitor 220 and a plurality of capacitors 221 , 222 , 223 , 224, 225, 226). Although 7 capacitors are included in the drawings, this is for illustrative purposes only, and the number of the plurality of capacitors is not limited to those illustrated in the drawings and may vary according to embodiments of the present invention.

본 발명의 도 2b 역시 도 2a와 마찬가지로, 상기 MSB DAC(130)와 상기 LSB DAC(110)는 각각 6비트의 변환기로 구성된 예를 도시한다. 상기 MSB DAC(130)와 상기 LSB DAC(110)의 비트를 합하여 결국 12비트의 변환 기능을 수행할 수 있다. 2B of the present invention also shows an example in which the MSB DAC 130 and the LSB DAC 110 are each configured with a 6-bit converter, similarly to FIG. 2A. By adding the bits of the MSB DAC 130 and the LSB DAC 110, a 12-bit conversion function can be performed.

상기 전자 장치는 보정을 수행하기 위해 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터(220, 221, 222, 223, 224, 225, 226)의 스위치를 온(on)한 상태에서 기준 전압(Vrefp)을 샘플할 수 있다. 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터에(220, 221, 222, 223, 224, 225, 226) 기준 전압을 샘플링할 경우, 최소 전압 단위는 6비트 이므로, 26=64, 최소 전압은 기준 전압의 64분의 1이 된다. 따라서 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터에 기준전압(Vrefp)을 인가할 경우 이에 따른 상기 LSB DAC(110)측에 대한 출력 전압은 모든 캐패시터(220, 221, 222, 223, 224, 225, 226)가 연결된 상태이므로 기준전압(Vrefp)과 동일하다.(1/64 x 64 =1) 이에 따라 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터(220, 221, 222, 223, 224, 225, 226)에 기준 전압을 인가시켰을 경우 상기 LSB DAC(110)를 통한 출력은, 상기 LSB DAC(110)의 캐패시터 어레이의 합이 64C(32C + 16C + 8C + 4C + 2C + C + C = 64C)이므로, 63C일 경우 출력값 111111에 추가 비트 000001을 더한 값과 같아진다. 이에 따라 LSB 측의 출력값은 111111 + 000001 가 되어 즉, LSB 측은000000이 되고 1비트가 MSB측으로 오버플로우한 값이 되어 상기 SAR 로직부(150)을 통한 디지털 출력값(Dlsb)은 000001000000이 되어야 한다. 그렇지만 상기 MSB DAC(130)측의 캐패시터와 상기 LSB DAC(110)측의 캐패시터의 정합 차이로 인해 상기 Dlsb는 000001000000이 아닌 값이 출력될 수 있다. 예를 들어 상기 Dlsb는 000001000000 값보다 큰 수 예를 들어, 000001000001이 출력될 수 있다. 이러한 오차를 보정하기 위하여 본원발명에서는 상기 Dmsb와 상기 Dlsb의 비교를 통해 트림 캐패시터를 조정하여 오차를 보정할 수 있다 .
The electronic device samples the reference voltage Vrefp in a state in which switches of all capacitors 220 , 221 , 222 , 223 , 224 , 225 , and 226 of the LSB DAC 110 are turned on to perform correction. can do. When the reference voltages of all capacitors of the LSB DAC 110 (220, 221, 222, 223, 224, 225, 226) are sampled, the minimum voltage unit is 6 bits, so 26 = 64, the minimum voltage is that of the reference voltage. It becomes 1/64. Accordingly, when the reference voltage Vrefp is applied to all capacitors of the LSB DAC 110 , the output voltage to the LSB DAC 110 side accordingly is applied to all capacitors 220 , 221 , 222 , 223 , 224 , 225 , 226 . ) is connected, so it is the same as the reference voltage Vrefp. (1/64 x 64 = 1) Accordingly, all capacitors 220, 221, 222, 223, 224, 225, 226 of the LSB DAC 110 When a reference voltage is applied, the output through the LSB DAC 110 is 63C because the sum of the capacitor arrays of the LSB DAC 110 is 64C (32C + 16C + 8C + 4C + 2C + C + C = 64C) In case of , it is equal to the value obtained by adding the additional bit 000001 to the output value 111111. Accordingly, the output value of the LSB side becomes 111111 + 000001, that is, the LSB side becomes 000000 and one bit overflows the MSB side, and the digital output value Dlsb through the SAR logic unit 150 must be 000001000000. However, due to a matching difference between the capacitor on the MSB DAC 130 side and the capacitor on the LSB DAC 110 side, the Dlsb may have a value other than 000001000000. For example, as the Dlsb, a number greater than a value of 000001000000, for example, 000001000001 may be output. In order to correct such an error, in the present invention, the error may be corrected by adjusting the trim capacitor by comparing the Dmsb with the Dlsb.

도 3a 및 도3b는 본 발명의 실시 예에 따른 샘플한 전압과 DAC 출력 전압의 비교를 통한 디지털 값 획득 과정의 예를 나타낸다.3A and 3B show an example of a digital value acquisition process through comparison of a sampled voltage and a DAC output voltage according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 MSB DAC(130)의 단위 캐패시터(210)의 스위치를 온(on)한 상태에서 샘플한 전압의 디지털값 획득 과정의 예를 나타낸다. 상기 도 3a를 참고하면, 311 구간에서 전자장치는 샘플한 전압(VS.MSB)과 상기 MSB DAC(130)의 32C 캐패시터(216)를 온(on)한 상태에서의 전압값(V32C)을 비교한다. 상기 32C(216)의 캐패시터를 온(on)한 상태는 기준전압(VREF)을 1/2한 것과 같은 값이다. 상기 비교 결과 상기 VS.MSB이 상기 V32C보다 작으므로 이 때 비교부(140)를 통한 출력값은 0이된다. 3A shows an example of a process of acquiring a digital value of a voltage sampled in a state in which the switch of the unit capacitor 210 of the MSB DAC 130 is turned on according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A , in section 311, the electronic device compares the sampled voltage (VS.MSB) with the voltage value (V32C) in a state in which the 32C capacitor 216 of the MSB DAC 130 is turned on. do. The state in which the capacitor of the 32C (216) is turned on is equal to 1/2 of the reference voltage VREF. As a result of the comparison, since the VS.MSB is smaller than the V32C, an output value through the comparator 140 becomes 0 at this time.

312 구간에서 전자장치는 32C 캐패시터(216)를 오프(off)하고 16C 캐패시터(215)를 온(on)한 상태에서의 전압(V16C)과 상기 샘플한 전압(VS.MSB)과 비교한다. 비교 결과 상기 샘플한 전압(VS.MSB)이 상기 V16C보다 작으므로 이 때 비교부(140)를 통한 출력값은 0이된다. In section 312, the electronic device turns off the 32C capacitor 216 and compares the voltage V16C with the 16C capacitor 215 on with the sampled voltage VS.MSB. As a result of the comparison, since the sampled voltage VS.MSB is smaller than the V16C, an output value through the comparator 140 becomes 0 at this time.

마찬가지로 313 구간에서는 8C 캐패시터(214)를 온(On)한 상태에서, 314 구간에서는 4C 캐패시터(213)를 온(On)한 상태에서, 315 구간에서는 2C 캐패시터(212)를 온(On)한 상태에서 각각 상기 샘플한 전압(VS.MSB)과 비교하였을때 각각의 비교 결과 상기 샘플한 전압(VS.MSB)의 크기가 상기 각 캐패시터를 온(On)한 상태에서의 전압 값 보다 낮기 때문에 비교부(140)를 통한 출력값은 역시 0이 된다.Similarly, in section 313, the 8C capacitor 214 is turned on, in section 314, the 4C capacitor 213 is turned on, and in section 315, the 2C capacitor 212 is turned on. When compared with each of the sampled voltages (VS.MSB) in each comparison, since the magnitude of the sampled voltage (VS.MSB) is lower than the voltage value in a state in which each capacitor is turned on, the comparison unit The output value through (140) is also 0.

316 구간에서는 1C 캐패시터(210)를 온(On)한 상태에서 전압(V1C)과 상기 샘플한 전압(VS.MSB)을 비교하고, 이 때의 비교 결과는 상기 샘플한 전압(VS.MSB)이 상기 V1C보다 크므로, 이 때의 비교부(140)를 통한 출력값은 1이된다. 결국 상기 MSB-DAC(130)를 통한 출력값의 합산 결과는 000001이 되고, 상기의 출력 결과는 상기 SAR 로직부(153)에 저장되어 합산되고, LSB-DAC에는 전압이 인가되지 않은 상태이므로, 결국 이 때의 출력값은 000001000000이 된다.
In section 316, the voltage V1C and the sampled voltage VS.MSB are compared with the 1C capacitor 210 turned on, and the comparison result at this time is that the sampled voltage VS.MSB is Since it is greater than V1C, the output value through the comparator 140 at this time becomes 1. Eventually, the summation result of the output values through the MSB-DAC 130 becomes 000001, the output result is stored in the SAR logic unit 153 and summed, and no voltage is applied to the LSB-DAC. The output value at this time becomes 000001000000.

도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터의 스위치를 온(on)한 상태에서 샘플한 전압의 디지털값 획득 과정의 예를 나타낸다. 상기 도 3b를 참고하면, 321 구간에서 전자장치는 샘플한 전압(VS.LSB)과 상기 LSB DAC(110)의 32C 캐패시터(226)를 온(on)한 상태에서의 전압값(V32C)을 비교한다. 상기 32C의 캐패시터(226)를 온(on)한 상태는 기준전압(VREF)을 1/2한 것과 같은 값이다. 상기 비교 결과 상기 VS.LSB이 상기 V32C보다 크므로 이 때 비교부(140)를 통한 출력값은 1이된다. FIG. 3B shows an example of a digital value acquisition process of a voltage sampled in a state in which switches of all capacitors of the LSB DAC 110 are turned on according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3B , in section 321, the electronic device compares the sampled voltage VS.LSB with the voltage value V32C in a state in which the 32C capacitor 226 of the LSB DAC 110 is turned on. do. The state in which the capacitor 226 of 32C is turned on is equal to the value obtained by halving the reference voltage VREF. As a result of the comparison, since the VS.LSB is greater than the V32C, an output value through the comparator 140 becomes 1 at this time.

322 구간에서 전자장치는 32C 캐패시터(226)를 오프(off)하고 16C 캐패시터(225)를 온(on)한 상태에서의 전압(V16C)과 상기 샘플한 전압(VS.LSB)과 비교한다. 비교 결과 상기 샘플한 전압(VS.LSB)이 상기 V16C보다 크므로 이 때 비교부(140)를 통한 출력값은 1이된다. In section 322, the electronic device turns off the 32C capacitor 226 and compares the voltage V16C with the 16C capacitor 225 on with the sampled voltage VS.LSB. As a result of the comparison, since the sampled voltage VS.LSB is greater than the V16C, an output value through the comparator 140 becomes 1 at this time.

마찬가지로 323 구간에서는 32C 캐패시터(226)와 16C 캐패시터(225)를 오프(off)하고 8C 캐패시터(224)를 온(On)한 상태에서, 324 구간에서는 32C 캐패시터(226)와 16C 캐패시터(225) 및 8C 캐패시터(224)를 오프(Off)하고 4C 캐패시터(223)를 온(On)한 상태에서, 315 구간에서는 32C(226), 16C(225), 8C(224), 4C(223) 캐패시터를 오프(off)하고, 2C 캐패시터(222)를 온(On)한 상태에서, 326 구간에서는 32C(226), 16C(225), 8C(224), 4C(223), 2C(222) 캐패시터를 오프(off)하고 1C 캐패시터(221)를 온(On)한 상태에서 각각 상기 샘플한 전압(VS.LSB)과 비교하였을때 각각의 비교 결과 상기 샘플한 전압(VS.LSB)의 크기가 상기 각 캐패시터를 제어한 상태에서의 전압 값 보다 크기 때문에 비교부(140)를 통한 출력값은 역시 1이 된다.Similarly, in the 323 section, the 32C capacitor 226 and the 16C capacitor 225 are turned off and the 8C capacitor 224 is turned on. In the 324 section, the 32C capacitor 226 and the 16C capacitor 225 and In a state in which the 8C capacitor 224 is turned off and the 4C capacitor 223 is turned on, in section 315, the 32C (226), 16C (225), 8C (224), 4C (223) capacitors are turned off. (off) and the 2C capacitor 222 is turned on, in the 326 section, the 32C (226), 16C (225), 8C (224), 4C (223), 2C (222) capacitors are turned off ( off) and when the 1C capacitor 221 is turned on, compared with the sampled voltage VS.LSB, as a result of each comparison, the magnitude of the sampled voltage VS.LSB is the same as that of each capacitor. Since it is larger than the voltage value in the controlled state, the output value through the comparator 140 is also 1.

상기의 출력 결과는 상기 SAR 로직부(153)에 저장되어 합산되고, 상기 LSB DAC를 통한 출력의 합은 111111이 된다. 이 값에 샘플한 전압 값은 64C로 6비트의 모든 비트를 채운 값 보다 큰 값이므로 상기 출력의 합에 000001를 합산한 값과 같다. 따라서 상기 111111에 000001를 합산한 것이되어 오버플로우가 발생하고 결국 MSB-DAC에는 전압이 인가되지 않은 상태이므로, 결국 이 때의 출력값은 000001000000이 된다 .
The output result is stored in the SAR logic unit 153 and summed, and the sum of the outputs through the LSB DAC becomes 111111. Since the voltage value sampled to this value is larger than the value of filling all 6-bit bits with 64C, it is equal to the value obtained by adding 000001 to the sum of the outputs. Therefore, it is the sum of 000001 to 111111, and overflow occurs. In the end, since no voltage is applied to the MSB-DAC, the output value at this time becomes 000001000000.

도 4a 및 도4b는 본 발명의 실시 예에 따른 각 DAC 샘플에 따른 출력 결과의 예를 나타낸다.4A and 4B show examples of output results according to each DAC sample according to an embodiment of the present invention.

상기 도 4a를 참고하면, 상기 도 4a는 도 2a 및 도 3a에 따른 출력값 결과를 도시한 예를 나타낸다. 상기 도 4a를 참고하면, 상기 MSB DAC(130)의 단위 캐패시터(410)의 스위치를 온(on)하여 기준 전압(Vrefp)을 인가하는 경우 샘플 전압은 최소 전압인 Vrefp/64가되고 그에 따른 상기 MSB DAC(130)의 디지털 결과값(420)은 000001이 되고, 상기 LSB DAC(110) 측에는 전압이 인가되지 않은 것과 같으므로 상기 LSB DAC(110)의 디지털 결과값(430)은 000000이 되므로, 결국 상기 MSB DAC(130)의 단위 캐패시터(410)의 스위치를 온(on)하여 획득한 샘플 전압에 대한 출력값(440)은 000001000000이 된다.
Referring to FIG. 4A , FIG. 4A shows an example of an output value result according to FIGS. 2A and 3A . Referring to FIG. 4A , when the switch of the unit capacitor 410 of the MSB DAC 130 is turned on to apply the reference voltage Vrefp, the sample voltage becomes the minimum voltage Vrefp/64, and accordingly The digital result value 420 of the MSB DAC 130 is 000001, and since it is the same as that no voltage is applied to the LSB DAC 110 side, the digital result value 430 of the LSB DAC 110 becomes 000000, As a result, the output value 440 for the sample voltage obtained by turning on the switch of the unit capacitor 410 of the MSB DAC 130 becomes 000001000000.

상기 도 4b를 참고하면, 상기 도 4b는 도 2b 및 도 3b에 따른 출력값 결과를 도시한 예를 나타낸다. 상기 도 4b를 참고하면, 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터(450)의 스위치를 온(on)하여 기준 전압(Vrefp)을 인가하는 경우 샘플 전압은 기준 전압과 동일한 전압인 Vrefp가되고 그에 따른 상기 LSB DAC(110)의 디지털 결과값(470)은 64C에 의해 6비트를 초과한 값이 된다. 즉, 오버플로우(overflow)로 인해 상기 LSB DAC(110)의 디지털 결과 값은 111111에 한자리 비트수 000001가 추가된 값이 된다. 따라서 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터(450)의 스위치를 온(on)하여 획득한 값은, LSB 측은 111111와 000001를 합한 것이 되어 000000이 되고, MSB DAC측은 전압이 인가되지 않았지만 LSB 측의 오버플로우로 인해 000001이 된다. 즉, 상기 LSB 측과 MSB측의 디지털 결과 값을 합산한 샘플 전압에 대한 출력값(480)은 000001000000이 된다 .
Referring to FIG. 4B , FIG. 4B shows an example of output value results according to FIGS. 2B and 3B . Referring to FIG. 4B , when the switches of all capacitors 450 of the LSB DAC 110 are turned on to apply the reference voltage Vrefp, the sample voltage becomes Vrefp, which is the same voltage as the reference voltage, and accordingly The digital result value 470 of the LSB DAC 110 becomes a value exceeding 6 bits by 64C. That is, due to overflow, the digital result value of the LSB DAC 110 becomes a value obtained by adding the number of single-digit bits 000001 to 111111. Therefore, the value obtained by turning on the switches of all capacitors 450 of the LSB DAC 110 is the sum of 111111 and 000001 on the LSB side and becomes 000000, and on the MSB DAC side, no voltage is applied, but the value of the LSB side is 000001 due to overflow. That is, the output value 480 for the sample voltage obtained by summing the digital result values of the LSB side and the MSB side becomes 000001000000.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보정부의 구성을 나타낸다.5 shows the configuration of a correction unit according to an embodiment of the present invention.

상기 도 5를 참고하면 보정부(151)는 LSB 샘플 출력 수신부(510), MSB 샘플 출력 수신부(520), 디지털 비교부(530), 가산부(540), 디지털 값 저장부(550)를 포함할 수 있다. 상기 디지털 비교부(530)는 상기 LSB 샘플 출력 수신부(510)를 통해 상기 LSB DAC(110)의 모든 캐패시터의 스위치를 온(On)한 상태에서, 기준 전압을 샘플하여 SAR 로직부(153)를 통해 획득한 디지털 값(Dlsb)을 입력받을 수 있다. 또한 상기 디지털 비교부(530)는 상기 MSB 샘플 출력 수신부(530)를 통해 상기 MSB DAC(130)의 단위 캐패시터의 스위치를 온(On)한 상태에서, 기준 전압을 샘플하여 SAR 로직부(153)를 통해 획득한 디지털 값(Dmsb)을 입력받을 수 있다.Referring to FIG. 5 , the correction unit 151 includes an LSB sample output receiving unit 510 , an MSB sample output receiving unit 520 , a digital comparing unit 530 , an adding unit 540 , and a digital value storage unit 550 . can do. The digital comparator 530 samples the reference voltage while all capacitors of the LSB DAC 110 are switched on through the LSB sample output receiving unit 510 to generate the SAR logic unit 153 . The digital value Dlsb obtained through the In addition, the digital comparator 530 samples a reference voltage while the switch of the unit capacitor of the MSB DAC 130 is turned on through the MSB sample output receiving unit 530 to generate the SAR logic unit 153 . The digital value (Dmsb) obtained through

상기 보정부(151)는 상기 LSB DAC(110)와 상기 MSB DAC(130)의 일정 비율을 유지하기 위한 보정을 수행할 수 있다. SAR ADC의 보정이 완벽히 수행되려면 비교부에 입력되는 전압값에 오차가 발생하지 않아야 한다. 상기 입력되는 전압값의 오차의 원인은 장치에 발생하는 물리적인 노이즈, 브리지 캐패시터로 인한 지연 등이 있을 수 있다. 본 발명에서는 상술한 오차를 제거하기 위하여 비교부의 오프셋을 조정하거나 각 개별 캐패시터를 조정하는 방법 대신 상기 LSB-DAC(110)와 상기 MSB-DAC(130)에 의해 출력되는 디지털 결과값을 비교하여 상기 디지털 결과값이 소정의 범위내에서 소정 기준을 만족하도록 보정을 수행하는 방법으로 오차를 보정한다. 상기 디지털 결과값을 통해 상기 트림 캐패시터(160)의 크기를 조정함으로써 오차를 보정할 수 있다. 상기 트림 캐패시터(160)의 크기를 조정은 상기 트림 캐패시터(160), 상기 LSB-DAC(110)의 모든 캐패시터, 상기 브리지 캐패시터(120)의 합을 변경시키게 되므로 결국 상기 브리지 캐패시터(120)를 보정하는 결과를 발생시킬 수 있다.The correction unit 151 may perform correction to maintain a constant ratio between the LSB DAC 110 and the MSB DAC 130 . For the SAR ADC to be completely compensated, there should be no error in the voltage value input to the comparator. The cause of the error of the input voltage value may be physical noise generated in the device, delay due to a bridge capacitor, and the like. In the present invention, in order to remove the above error, the digital result value output by the LSB-DAC 110 and the MSB-DAC 130 is compared instead of the method of adjusting the offset of the comparator or adjusting each individual capacitor. The error is corrected by performing correction so that the digital result value satisfies a predetermined criterion within a predetermined range. An error may be corrected by adjusting the size of the trim capacitor 160 through the digital result value. Adjusting the size of the trim capacitor 160 changes the sum of the trim capacitor 160 , all capacitors of the LSB-DAC 110 , and the bridge capacitor 120 . Consequently, the bridge capacitor 120 is corrected. may result in

상기 디지털 비교부(530)는 상기 LSB 샘플 출력 수신부(510)와 상기 MSB 샘플 출력 수신부(520)로 입력되는 값의 크기를 비교할 수 있다. 상기 디지털 비교부(530)는 상기 LSB 샘플 출력 수신부(510)를 통해 입력되는 입력값이 상기 MSB 샘플 출력 수신부(520)를 통해 입력되는 입력값 보다 클 경우 1, 그렇지 않을 경우 0을 출력할 수 있다.The digital comparison unit 530 may compare magnitudes of values input to the LSB sample output receiving unit 510 and the MSB sample output receiving unit 520 . The digital comparator 530 may output 1 when the input value input through the LSB sample output receiving unit 510 is greater than the input value input through the MSB sample output receiving unit 520, and 0 otherwise. there is.

상기 가산부(540)는 상기 디지털 비교부(530)로부터 출력된 값을 가산할 수 있다. 상기 가산부(540)는 상기 디지털 비교부(530)의 출력값이 0일 경우에는 가산값이 0이 되므로 가산을 수행하지 않는 것과 동일한 값을 출력하고, 상기 디지털 비교부(530)의 출력값이 1일 경우에는 디지털 값 저장부(550)에 저장된 디지털 값에 1 단위로 가산을 수행한다. 가산된 결과값은 보정을 위한 디지털 값(560)으로 출력된다. 상기 보정을 위한 디지털 값(560)은 트림 캐패시터(160)의 보정을 위한 값으로 사용된다. 상기 가산은 상기 LSB 샘플 출력 수신부(510)로 입력되는 값의 크기가 상기 MSB 샘플 출력 수신부(520)로 입력되는 값의 크기보다 크지 않을때까지 수행된다. The adder 540 may add the values output from the digital comparator 530 . When the output value of the digital comparator 530 is 0, the adder 540 outputs the same value as that in which addition is not performed because the added value becomes 0, and the output value of the digital comparator 530 is 1 In this case, the digital value stored in the digital value storage unit 550 is added by 1 unit. The added result value is output as a digital value 560 for correction. The digital value 560 for the correction is used as a value for the correction of the trim capacitor 160 . The addition is performed until the magnitude of the value input to the LSB sample output receiver 510 is not greater than the magnitude of the value input to the MSB sample output receiver 520 .

상기 언급한 내용을 토대로 상기 보정부(151)의 동작을 종합하면, 상기 보정부(151)는 보정 동작을 수행하기에 앞서 트림 캐패시터(160)를 초기화한다. 상기 보정부(151)는 상기 LSB-DAC(110)의 모든 캐패시터의 스위치를 온(on)한 상태에서 기준전압을 샘플하여 상기 SAR 로직부(153)로부터 획득한 디지털 출력값(Dlsb)과 상기 MSB-DAC(130)의 단위 캐패시터의 스위치를 온(on)한 상태에서 기준전압을 샘플하여 상기 SAR 로직부(153)로부터 획득한 디지털 출력값(Dmsb)을 상기 디지털 비교부(530)를 통한 비교를 수행한다. 상기 보정부(151)는 상기 Dlsb의 값이 상기 Dmsb보다 클 경우 상기 트림 캐패시터(160)의 값을 한 단계 증가시킨다. 상기 트림 캐패시터(160)의 값을 증가시키는 방법으로, 미리 저장된 보정을 위한 디지털 값이 존재할 경우 상기 디지털 값 저장부(550)에 저장된 미리 저장된 보정을 위한 디지털 값에 상기 가산부(540)의 결과를 가산하여 상기 트림 캐패시터(160) 보정을 위한 디지털 값(560)을 출력할 수 있다. 상기 보정은 상기 Dlsb의 값이 상기 Dmsb의 값보다 크지 않을 때까지 수행된다.When the operation of the correction unit 151 is summarized based on the above-mentioned contents, the correction unit 151 initializes the trim capacitor 160 before performing the correction operation. The compensator 151 samples a reference voltage in a state in which switches of all capacitors of the LSB-DAC 110 are turned on, and the digital output value Dlsb obtained from the SAR logic unit 153 and the MSB -Comparison of the digital output value Dmsb obtained from the SAR logic unit 153 by sampling a reference voltage in a state in which the switch of the unit capacitor of the DAC 130 is turned on, through the digital comparator 530 carry out The compensator 151 increases the value of the trim capacitor 160 by one step when the value of Dlsb is greater than the value of Dmsb. As a method of increasing the value of the trim capacitor 160 , if there is a digital value for correction stored in advance, the result of the addition unit 540 to the digital value for correction stored in advance in the digital value storage unit 550 By adding , a digital value 560 for correcting the trim capacitor 160 may be output. The correction is performed until the value of Dlsb is not greater than the value of Dmsb.

상기 보정을 통해 상기 비교부에 입력되는 상기 MSB-DAC(130)의 단위 캐패시터에 연결된 스위치가 온(on) 상태에서 기준 전압으로 샘플되어 출력된 전압과, 상기 LSB-DAC(110)의 모든 캐패시터에 연결된 스위치가 온(on) 상태에서 기준 전압으로 샘플되어 출력된 전압은 최소 비트에 대응하는 전압 오차 범위 내에서 동일할 수 있다.
The voltage sampled and output as a reference voltage when the switch connected to the unit capacitor of the MSB-DAC 130 input to the comparator through the correction is turned on, and all capacitors of the LSB-DAC 110 A voltage sampled as a reference voltage in an on state of the switch connected to the , and output may be the same within a voltage error range corresponding to the minimum bit.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ADC 동작을 도시한다.6 illustrates an ADC operation according to another embodiment of the present invention.

상기 도 2a 및 도 2b에서는 LSB DAC(110)와 MSB DAC(130)이 각각 하나씩만 도시되었지만, 본 발명은 상기 도 6과 같이 비교부(620)를 기준으로 양(+)의 입력에 LSB-DAC(610)와 MSB-DAC(630)가, 음(-)의 입력에 LSB-DAC(620)와 MSB-DAC(640)가 각각 연결될 수 있다. 상기 비교부(140)에 양(+) 전압이 인가될 경우 음(-)전압측의 입력은 그라운드(ground) 입력이 되고, 상기 비교부(140)에 음(-) 전압이 인가될 경우 양(+) 전압측의 입력이 그라운드 입력이 되어 SAR ADC의 동작이 수행된다. 이에 따른 전자장치 및 SAR 로직부(153)의 전반적인 동작은 앞에서 설명한 도 2a 및 2b 내지 도 5의 동작과 동일할 수 있다.
Although only one LSB DAC 110 and one MSB DAC 130 are shown in FIGS. 2A and 2B, in the present invention, as shown in FIG. 6, the LSB- The DAC 610 and the MSB-DAC 630 may be respectively connected to the LSB-DAC 620 and the MSB-DAC 640 to the negative (-) input. When a positive (+) voltage is applied to the comparator 140 , the negative (-) voltage input becomes a ground input, and when a negative (-) voltage is applied to the comparator 140 , a positive (-) voltage is applied. The input of the (+) voltage side becomes the ground input and the operation of the SAR ADC is performed. Accordingly, the overall operation of the electronic device and the SAR logic unit 153 may be the same as the operation of FIGS. 2A and 2B to 5 described above.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 ADC 보정 과정의 흐름을 도시한다.7 is a flowchart illustrating an ADC calibration process according to an embodiment of the present invention.

상기 도 7의 710 단계에서 전자장치는 트림 캐패시터의 초기값을 최소값으로 설정한다. 다양한 실시 예에서, 상기 트림 캐패시터의 초기값은 중간값 혹은 최대값으로 설정될 수 있다.In step 710 of FIG. 7 , the electronic device sets the initial value of the trim capacitor to the minimum value. In various embodiments, the initial value of the trim capacitor may be set to an intermediate value or a maximum value.

720 단계에서 상기 전자장치는 MSB-DAC(130)의 단위 캐패시터의 스위치를 온(on)한 상태에서 기준 전압을 샘플한다. 730 단계에서 상기 전자장치는 상기 MSB-DAC(130)의 단위 캐패시터의 스위치를 온(on)한 상태에서 기준 전압을 샘플한 것에 따른 상기 MSB-DAC(130)의 출력 전압에 대한 디지털 값 Dmsb를 획득한다. In step 720, the electronic device samples the reference voltage while the switch of the unit capacitor of the MSB-DAC 130 is turned on. In step 730, the electronic device obtains a digital value Dmsb for the output voltage of the MSB-DAC 130 according to the sampling of the reference voltage in a state in which the unit capacitor of the MSB-DAC 130 is switched on. acquire

740 단계에서 상기 전자장치는 LSB-DAC(110)의 모든 캐패시터의 스위치를 온(on)한 상태에서 기준 전압을 샘플한다. 750 단계에서 상기 전자장치는 상기 LSB-DAC(110)의 모든 캐패시터의 스위치를 온(on)한 상태에서 기준 전압을 샘플한 것에 따른 상기 LSB-DAC(110)의 출력 전압에 대한 디지털 값 Dlsb를 획득한다.In step 740, the electronic device samples the reference voltage while all capacitors of the LSB-DAC 110 are switched on. In step 750, the electronic device obtains a digital value Dlsb of the output voltage of the LSB-DAC 110 according to the sampling of the reference voltage in a state in which all capacitors of the LSB-DAC 110 are switched on. acquire

760 단계에서 상기 전자장치는 상기 Dmsb 값과 상기 Dlsb 값을 비교한다. 상기 전자장치는 상기 Dlsb 값이 더 클 경우 770 단계에서 트림 캐패시터의 값을 한단계 증가시킨다. 상기 전자장치는 상기 Dlsb 값이 상기 Dmsb 값과 비교하여 크지 않을때까지 트림 캐패시터의 크기를 증가시킴으로써 ADC의 보정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 Dlsb 값이 상기 Dmsb 값보다 클 경우, 상기 트림 캐패시터의 크기를 증가시킴으로써, 상기 비교부(140)에 이전 입력 전압보다 작은 입력 전압이 공급될 수 있다. 상기 비교부(140)에 입력 전압이 낮아짐에 따라 상기 Dlsb 값이 이전 값보다 작아질 수 있다.
In step 760, the electronic device compares the Dmsb value with the Dlsb value. When the Dlsb value is larger, the electronic device increases the value of the trim capacitor by one step in step 770 . The electronic device may perform the ADC correction by increasing the size of the trim capacitor until the Dlsb value is not greater than the Dmsb value. For example, when the Dlsb value is greater than the Dmsb value, an input voltage smaller than the previous input voltage may be supplied to the comparator 140 by increasing the size of the trim capacitor. As the input voltage to the comparator 140 decreases, the Dlsb value may be smaller than the previous value.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 ADC 제어 과정의 흐름을 도시한다.8 is a flowchart illustrating an ADC control process according to an embodiment of the present invention.

상기 도 8을 참고하면 810 단계에서 전자장치는 MSB-DAC 출력 전압을 디지털 변환하여 제 1 측정 데이터를 생성할 수 있다. 상기 전자장치는 상기 MSB-DAC(130)의 단위 캐패시터에 기준 전압을 샘플하여 상기 MSB-DAC(130)를 통해 출력된 전압에 대한 디지털 출력 값, 즉, MSB측의 최소 비트만이 on되고, LSB측은 모두 off된 상태인 제 1 측정 데이터를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 8 , in step 810, the electronic device may digitally convert the MSB-DAC output voltage to generate first measurement data. The electronic device samples a reference voltage to the unit capacitor of the MSB-DAC 130, and a digital output value for the voltage output through the MSB-DAC 130, that is, only the minimum bit of the MSB side is turned on; The LSB side may acquire the first measurement data in an off state.

820 단계에서 상기 전자장치는 LSB-DAC 출력 전압을 디지털 변환하여 제 2 측정 데이터를 생성할 수 있다. 상기 전자장치는 상기 LSB-DAC(110)의 모든 캐패시터에 기준 전압을 샘플하여 상기 LSB-DAC(110)를 통해 출력된 전압에 대한 디지털 출력 값, 즉, LSB측의 모든 비트가 on되고, MSB측의 모든 비트는 off 되는 값인 제 2 측정 데이터를 획득할 수 있다.In step 820, the electronic device may digitally convert the LSB-DAC output voltage to generate second measurement data. The electronic device samples a reference voltage to all capacitors of the LSB-DAC 110 and a digital output value for the voltage output through the LSB-DAC 110, that is, all bits of the LSB side are turned on, and the MSB All bits of the side may acquire the second measurement data, which is a value that is turned off.

830 단계에서 상기 전자장치는 상기 제 1 측정 데이터 및 제 2 측정 데이터의 비교를 수행한다. 상기 전자장치는 상기 MSB-DAC(130)를 통해 출력된 전압에 대한 디지털 출력 값인 제 1 측정 데이터와 상기 LSB-DAC(110)를 통해 출력된 전압에 대한 디지털 출력 값인 제 2 측정 데이터의 크기를 비교하여 상기 제 2 측정 데이터의 크기가 더 클 경우 트림 캐패시터 값을 조절하여 보정을 수행할 수 있다.
In step 830, the electronic device compares the first measurement data and the second measurement data. The electronic device determines the size of first measurement data, which is a digital output value for voltage output through the MSB-DAC 130 , and second measurement data, which is a digital output value for voltage output through the LSB-DAC 110 . In comparison, when the size of the second measurement data is larger, the correction may be performed by adjusting the trim capacitor value.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 블럭도를 도시한다. 9 is a block diagram of an electronic device according to an embodiment of the present invention.

상기 도 9를 참고하면, 전자장치는 모뎀(910)과 RFIC(920)를 포함할 수 있다. 상기 모뎀(910)은 해당 통신방식에 따라 기저대역 신호를 변조하여 상기 RFIC(920)로 출력하거나 상기 RFIC(920)로부터 기저대역 신호를 수신하여 해당 통신방식에 따라 복조할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the electronic device may include a modem 910 and an RFIC 920 . The modem 910 may modulate a baseband signal according to a corresponding communication method and output it to the RFIC 920 or may receive a baseband signal from the RFIC 920 and demodulate it according to a corresponding communication method.

상기 RFIC(920)는 모뎀으로부터 출력되는 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 안테나로 출력하거나 안테나로부터 수신되는 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하여 모뎀으로 출력할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 RFIC(920)는 SAR ADC(930)를 포함할 수 있다. 상기 SAR ADC(930)는 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 송신할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 SAR ADC(930)은 상기 도 1에 설명된 아날로그 디지털 변환 장치일 수 있다.The RFIC 920 may convert a baseband signal output from the modem into an RF signal and output it to an antenna, or convert an RF signal received from the antenna into a baseband signal and output the converted baseband signal to the modem. The RFIC 920 according to an embodiment of the present invention may include a SAR ADC 930 . The SAR ADC 930 converts an analog signal into a digital signal so that it can be transmitted. Here, the SAR ADC 930 may be the analog-to-digital converter described in FIG. 1 .

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 시뮬레이션의 결과를 나타낸다.10 shows a simulation result according to an embodiment of the present invention.

상기 도 10의 a 및 b의 세로축의 DNL은 미분 비선형성(Differential NonLinearity를 나타내고, 도 9의 c 및 d의 세로축의 INL은 적분 비선형성(Integral NonLinearity)을 나타낸다. 상기 도 10의 a와 b를 참고하면, 보정전의 DNL에 비해 보정후의 DNL의 각 코드에 대한 DNL의 범위가 줄어든 것을 알수 있다. 또한 도 9의 c 및 d를 참고하면 보정전의 INL에 비해 보정후의 INL의 각 코드에 대한 INL의 범위가 줄어든 것을 알 수 있다.
The DNL of the vertical axis of a and b of Fig. 10 represents differential nonlinearity, and the INL of the vertical axis of c and d of Fig. 9 represents integral nonlinearity. For reference, it can be seen that the range of DNL for each code of DNL after correction is reduced compared to DNL before correction, and referring to Fig. 9 c and d, INL for each code of INL after correction compared to INL before correction It can be seen that the range is reduced.

본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다. Methods according to the embodiments described in the claims or specifications of the present invention may be implemented in the form of hardware, software, or a combination of hardware and software.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다. When implemented in software, a computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided. One or more programs stored in the computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device (device). One or more programs include instructions for causing an electronic device to execute methods according to embodiments described in a claim or specification of the present invention.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다. Such programs (software modules, software) include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), magnetic disc storage device, Compact Disc-ROM (CD-ROM), Digital Versatile Discs (DVDs), or any other form of It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all thereof. In addition, each configuration memory may be included in plurality.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.In addition, the program is transmitted through a communication network composed of a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide LAN (WLAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored on an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present invention through an external port. In addition, a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present invention.

상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.In the specific embodiments of the present invention described above, elements included in the invention are expressed in the singular or plural according to the specific embodiments presented. However, the singular or plural expression is appropriately selected for the context presented for convenience of description, and the present invention is not limited to the singular or plural element, and even if the element is expressed in plural, it is composed of the singular or singular. Even an expressed component may be composed of a plurality of components.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, although specific embodiments have been described in the detailed description of the present invention, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

Claims (22)

아날로그(analog)-디지털(digital) 변환 장치에 있어서,
제1 디지털 신호를 제1 아날로그 신호로 변경하는 MSB(most significant bit)-DAC(digital analog converter),
트림(trim) 캐패시터(capacitor),
상기 트림 캐패시터와 연결되고(coupled), 제2 디지털 신호를 제2 아날로그 신호로 변경하는 LSB(least significant bit)-DAC,
상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC를 연결하는 브리지(bridge) 캐패시터,
상기 MSB-DAC의 단위 캐패시터(210)에 기준 전압을 인가하여 비교부에서 출력되는 제1 측정값을 아날로그-디지털 변환하여 제1 측정 데이터를 생성하고, 상기 LSB-DAC의 모든 캐패시터(220, 221, 222, 223, 224, 225, 226)에 기준 전압을 인가하여 상기 비교부에서 출력되는 제2 측정값을 아날로그-디지털 변환하여 제2 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 및 제2 측정 데이터를 비교하여 상기 트림 캐패시터를 제어하는 제어부를 포함하는 장치.
In the analog (analog)-digital (digital) conversion device,
a most significant bit (MSB)-digital analog converter (DAC) for converting a first digital signal into a first analog signal;
trim capacitors,
a least significant bit (LSB)-DAC coupled to the trim capacitor and converting a second digital signal into a second analog signal;
a bridge capacitor connecting the MSB-DAC and the LSB-DAC;
A reference voltage is applied to the unit capacitor 210 of the MSB-DAC to analog-digitally convert the first measured value output from the comparator to generate first measured data, and all capacitors 220 and 221 of the LSB-DAC , 222, 223, 224, 225, 226) by applying a reference voltage to analog-to-digital conversion of the second measured value output from the comparator to generate second measured data, and the first and second measured data and a control unit configured to compare and control the trim capacitor.
청구항 1에 있어서,
상기 LSB-DAC는, 상기 트림 캐패시터와 병렬로 연결되고,
상기 트림 캐패시터는 상기 제1 측정 데이터 및 상기 제2 측정 데이터를 기초로 제어되는 장치.
The method according to claim 1,
The LSB-DAC is connected in parallel with the trim capacitor,
The trim capacitor is controlled based on the first measurement data and the second measurement data.
청구항 1에 있어서,
상기 브리지 캐패시터는 상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC 사이에 직렬로 연결되는 장치.
The method according to claim 1,
The bridge capacitor is connected in series between the MSB-DAC and the LSB-DAC.
청구항 1에 있어서,
상기 MSB-DAC는 단위 캐패시터(210)를 포함하고,
상기 LSB-DAC는 더미(dummy) 캐패시터를 포함하는 장치.
The method according to claim 1,
The MSB-DAC includes a unit capacitor 210,
The LSB-DAC includes a dummy capacitor.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 측정 데이터는 상기 MSB-DAC의 단위 캐패시터(210)를 활성화시키고, 상기 MSB-DAC의 단위 캐패시터를 제외한 모든 캐패시터들(212, 213, 214, 215, 216)을 비활성화 시켜서 생성되는 장치.
The method according to claim 1,
The first measurement data is generated by activating the unit capacitor 210 of the MSB-DAC and deactivating all capacitors 212, 213, 214, 215, 216 except the unit capacitor of the MSB-DAC.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 측정 데이터는 상기 LSB-DAC의 모든 캐패시터(220, 221, 222, 223, 224, 225, 226)를 활성화시켜서 생성되는 장치.
The method according to claim 1,
The second measurement data is generated by activating all capacitors (220, 221, 222, 223, 224, 225, 226) of the LSB-DAC.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 측정 데이터의 값과 상기 제 2 측정 데이터의 값을 비교하여 상기 제 2 측정 데이터의 값이 상기 제 1 측정 데이터의 값보다 클 경우 상기 트림 캐패시터의 커패시턴스(capacitance)를 증가시키는 장치.
The method according to claim 1,
The control unit is
An apparatus for comparing a value of the first measurement data with a value of the second measurement data to increase the capacitance of the trim capacitor when the value of the second measurement data is greater than the value of the first measurement data.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 측정 데이터의 값을 비교하여 상기 제2 측정 데이터 값이 상기 제1 측정 데이터 값보다 클 경우, 상기 LSB-DAC와 상기 MSB-DAC의 전압 측정을 계속 수행하는 장치.
The method according to claim 1,
The control unit is
An apparatus for continuously measuring the voltages of the LSB-DAC and the MSB-DAC by comparing the values of the first measurement data and the second measurement data and when the second measurement data value is greater than the first measurement data value .
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 측정 데이터의 값을 비교하여 상기 제2 측정 데이터 값이 상기 제1 측정 데이터 값보다 크지 않을 경우, 상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC의 전압 측정을 중단하는 장치.
The method according to claim 1,
The control unit is
Device for stopping voltage measurement of the MSB-DAC and the LSB-DAC when the second measurement data value is not greater than the first measurement data value by comparing the values of the first measurement data and the second measurement data .
청구항 1에 있어서,
상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC는 다수의 캐패시터를 포함하고,
상기 다수의 캐패시터는 커패시턴스(capacitance)가 지수적으로 커지는 캐패시터인 장치.
The method according to claim 1,
The MSB-DAC and the LSB-DAC include a plurality of capacitors,
The plurality of capacitors is a capacitor whose capacitance increases exponentially.
아날로그(analog)-디지털(digital) 변환 장치의 방법에 있어서,
디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하는 최대 유효 비트(most significant bit) 디지털(digital)-아날로그(analog) 변환부(MSB-DAC)의 단위 캐패시터(210)에 기준 전압을 인가하여 상기 MSB-DAC에서 출력되는 전압을 측정한 후 측정값을 아날로그-디지털 변환하여 제1 측정 데이터를 생성하는 과정과,
디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하는 최소 유효 비트(least significant bit) 디지털-아날로그 변환부(LSB-DAC)에 기준 전압을 인가하고 상기 LSB-DAC에서 출력되는 전압을 측정한 후 측정값을 아날로그-디지털로 변환하여 제2 측정 데이터를 생성하는 과정과,
상기 제1 및 제2 측정 데이터를 비교하여 트림 캐패시터를 제어하는 과정을 포함하고, 상기 트림 캐패시터는 상기 LSB-DAC와 연결되고,
상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC는 브리지(bridge) 캐패시터를 통해 연결된 방법.
In the method of the analog (analog)-digital (digital) conversion device,
The most significant bit that converts a digital signal into an analog signal applies a reference voltage to the unit capacitor 210 of the digital-analog converter (MSB-DAC) and outputs it from the MSB-DAC A process of generating first measured data by measuring the voltage to be used and converting the measured value to analog-digital;
A reference voltage is applied to the least significant bit digital-to-analog converter (LSB-DAC) that converts a digital signal to an analog signal, the voltage output from the LSB-DAC is measured, and the measured value is converted to analog-digital The process of generating second measurement data by converting to
and controlling a trim capacitor by comparing the first and second measurement data, wherein the trim capacitor is connected to the LSB-DAC;
The MSB-DAC and the LSB-DAC are connected through a bridge capacitor.
청구항 11에 있어서,
상기 LSB-DAC는, 상기 트림 캐패시터와 병렬로 연결되는 방법.
12. The method of claim 11,
The LSB-DAC is connected in parallel with the trim capacitor.
청구항 11에 있어서,
상기 브리지 캐패시터는 상기 MSB-DAC와 상기 LSB-DAC 사이에 직렬로 연결되는 방법.
12. The method of claim 11,
wherein the bridge capacitor is connected in series between the MSB-DAC and the LSB-DAC.
청구항 11에 있어서,
상기 MSB-DAC는 단위 커패시터(210)을 포함하고,
상기 LSB-DAC는 더미(dummy) 캐패시터를 포함하는 방법.
12. The method of claim 11,
The MSB-DAC includes a unit capacitor 210,
The LSB-DAC includes a dummy capacitor.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 측정 데이터를 생성하는 과정은,
상기 MSB-DAC의 단위 캐패시터(210)를 활성화시키고 상기 MSB-DAC의 단위 캐패시터를 제외한 모든 캐패시터들(212, 213, 214, 215, 216)을 비활성화 시켜 생성되는 과정을 포함하는 방법.
12. The method of claim 11,
The process of generating the first measurement data includes:
and activating the unit capacitor (210) of the MSB-DAC and deactivating all capacitors (212, 213, 214, 215, 216) except the unit capacitor of the MSB-DAC.
제11항에 있어서,
상기 제2 측정 데이터를 생성하는 과정은,
상기 LSB-DAC의 모든 캐패시터(220, 221, 223, 223, 224, 224, 226)를 활성화시키는 과정을 포함하는 방법.
12. The method of claim 11,
The process of generating the second measurement data is,
and activating all capacitors (220, 221, 223, 223, 224, 224, 226) of the LSB-DAC.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 및 제2 측정 데이터를 비교하여 트림 캐패시터를 제어하는 과정은,
상기 제1 측정 데이터의 값과 상기 제2 측정 데이터의 값을 비교하여 상기 제2 측정 데이터 값이 상기 제1 측정 데이터 값보다 클 경우 상기 트림 캐패시터의 커패시턴스(capacitance)를 증가시키는 과정을 포함하는 방법.
12. The method of claim 11,
The process of controlling the trim capacitor by comparing the first and second measurement data includes:
Comparing the value of the first measurement data with the value of the second measurement data and increasing the capacitance of the trim capacitor when the value of the second measurement data is greater than the value of the first measurement data; .
청구항 11에 있어서,
상기 트림 캐패시터를 제어하는 과정은,
상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 측정 데이터의 값을 비교하여 상기 제2 측정 데이터 값이 상기 제1 측정 데이터 값보다 클 경우, 상기 LSB-DAC와 상기 MSB-DAC의 전압 측정을 계속 수행하는 과정을 포함하는 방법.
12. The method of claim 11,
The process of controlling the trim capacitor comprises:
Comparing the values of the first measurement data and the second measurement data, when the second measurement data value is greater than the first measurement data value, continuously performing voltage measurement of the LSB-DAC and the MSB-DAC How to include.
청구항 11에 있어서,
상기 트림 캐패시터를 제어하는 과정은,
상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 측정 데이터의 값을 비교하여 상기 제2 측정 데이터 값이 상기 제1 측정 데이터 값보다 크지 않을 경우, 상기 LSB-DAC와 상기 MSB-DAC의 전압 측정을 중단하는 과정을 포함하는 방법.
12. The method of claim 11,
The process of controlling the trim capacitor comprises:
Comparing the values of the first measurement data and the second measurement data, when the second measurement data value is not greater than the first measurement data value, stopping voltage measurement of the LSB-DAC and the MSB-DAC How to include.
청구항 11에 있어서,
상기 LSB-DAC와 상기 MSB-DAC는 다수의 캐패시터를 포함하고,
상기 다수의 캐패시터는 커패시턴스(capacitance)가 지수적으로 커지는 캐패시터인 방법.






12. The method of claim 11,
The LSB-DAC and the MSB-DAC include a plurality of capacitors,
wherein the plurality of capacitors are capacitors whose capacitance increases exponentially.






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