數位校正技術：

在管線化數位類比轉換器中，各級輸出的訊號範圍會等於其輸入的訊號範 圍；輸入訊號被量化器量化後的剩餘值會被放大器放大，再送到下一級作比較，

如圖 4.1 所示。

圖 4.1 每級 2-bit ADC 輸入對輸出的轉換曲線

圖 4.1 的橫軸為輸入訊號大小，縱軸為輸出訊號大小，在理想的情況下電路 可以正常的工作而不發生問題；每一級的輸出訊號範圍都可以被包含在下一級的 輸入訊號範圍內。不過在實際情形之下比較器本身的抵補電壓將會因製程偏移而 有所變動導致在量化過程中的比較準位有誤差，如圖 4.2，而比較位準的偏移所 造成的影響就是會有一些原本該被量化為 0 的輸入被量化為 1 或該被量化為 1 的 輸入被量化為 0，而原本的比較範圍(Conversion Range)也會因此而有所不同。

圖 4.2 比較器抵補電壓造成輸出溢位

除此之外，在增益級中放大器方面，也會因為放大器本身的抵補電壓或增益 誤差造成輸出訊號範圍大於次級輸入訊號範圍的情形，如圖 4.3 和 4.4。

圖 4.3 放大器抵補電壓造成輸出溢位

圖 4.4 放大器增益誤差造成輸出溢位

因為剩餘值本身包含了部份尚未被前一階量化器所量化的值及因為比較器 抵補電壓所造成的誤差值；但只要 DAC 是準確的；被增加的剩餘值仍會對應正 確的碼字，換句話說，輸入信號的資訊在某種程度上來說是沒有遺失的。只要第 二級比較器可以處理的轉換範圍大於第一級比較器的輸出範圍，則第一級因抵補 電壓所造成的錯誤就可以被校正回來，這也就是數位校正技術最主要的精神。

為了能夠使次級的輸入訊號範圍含蓋上一級的輸出訊號範圍，每一級的增益 級增益大小由 4 調整為 2，再將比較器的參考電壓位移 0.5LSB，如圖 4.5，並省 去最後一個比較器而得到最終每級 1.5 位元的轉換曲線圖[8]，如圖 4.6。

圖 4.5 修正過後的轉換曲線圖

圖 4.6 每級 1.5 位元轉換曲線圖

而真正校正的機制則透過數位的方式位移一個位元相加來完成，在電路上的 做法是將各級的數位輸出透過移位暫存器將其時序調整成為一致；而所得到的 18 個位元(每階比較 2 個位元、共九階)將依循下列式做運算：

∑

−

= ^N + i

i N out

D di

1

2 1

此一校正機制藉由後一組資料的 MSB 對前一組數位輸出的 LSB 作校正，如圖 4.7。需要特別注意的是最後一組的量化器因為沒有後級作校正；所以它的比較 機制必須回復到原本每級 2 位元的模式，而在本論文中我們多設計一級來作校 正。

圖 4.7 數位校正電路架構圖

透過上述的數位校正技術，在每級 1.5 位元解析度的管線式類比數位轉換器 架構中，可以降低電路上對比較器抵補電壓的須求，並擁有 1/4V_ref的抵補電壓 容忍度。