请教一个SAR ADC的DNL问题

nihaobuhaoa

请教各位大神一个SAR ADC的问题
我们有一款1M, 12bit SAR ADC
使用的是比较传统的办法，直接全电容阵列，没有分段
高4位用了温度计编码
比较器就是传统的静态预防大+Latch

目前测试，SNDR基本能到10.5bit以上
但是DNL在255和256这个地方出现异常
码密度上看，就是255码密度很大，而256几乎没有

而511和512，以及后续256的整数倍，没有这种现象

感觉不是电容mismatch，，，电容mismatch不会造成255有很多，256没有

请教各位大神有其他线索吗

谢谢

老尤皮

电容mismatch怎么不会造成255有很多，256没有？

kwankwaner

不就是电容mismatch吗

风也信子

4+8结构，thermometer的第一个element权重正好是256，而256失码，说明第一个element的权重比binary总和+1LSB还要大，这样造成255wide code，256miss code
别的256倍数处code正常，说明element与element之间的失陪小，除第一个外的element与binary之间的失配也小
也许第一个element因layout原因偏大了不少
建议多测几颗片子，确定是随机失配还是固定失配

jeffej

只有255和256有问题, 其他都没有?

nihaobuhaoa

风也信子 发表于 2021-1-18 16:10
4+8结构，thermometer的第一个element权重正好是256，而256失码，说明第一个element的权重比binary总和+1LS ...

我最初的想法和你一致，第一个thermal 对应的电容偏大，其他themal code对应的电容没有
但做了行为级仿真，发现这种情况会让255很多code，而256并不会失码

所以我也糊涂了。。。

nihaobuhaoa

jeffej 发表于 2021-1-18 17:33
只有255和256有问题, 其他都没有?

是的，只有这两个code有问题

风也信子

nihaobuhaoa 发表于 2021-1-19 11:59
我最初的想法和你一致，第一个thermal 对应的电容偏大，其他themal code对应的电容没有
但做了行为级仿真 ...

还是倾向于怀疑电容失配，每个芯片都是相同表现？建议可增加非理想因素直接前仿，就仿255附近即可
行为级模型与电路架构高度一致才可信，我记得不同结构不同切换方式是有差别的，以前做校正时遇到过类似问题

nihaobuhaoa

风也信子 发表于 2021-1-19 16:15
还是倾向于怀疑电容失配，每个芯片都是相同表现？建议可增加非理想因素直接前仿，就仿255附近即可
行为级 ...

前仿也仿真过的
加大thermal code第一个电容的size
结果也是255特别多，256还是正常的code density

风也信子

nihaobuhaoa 发表于 2021-1-19 18:06
前仿也仿真过的
加大thermal code第一个电容的size
结果也是255特别多，256还是正常的code density

抱歉之前回复不够严谨
按你说的255特别多256正常的情况，如果是trail and error的传统结构，MSB电容偏大的确是这样：V1000作为trail电压，如果输入小于V1000，则ADC code走0xxx段，结果0111便会wide code，但只要输入大于V1000，走1xxx段的话，就是正常曲线，1000就是正常code density
反观MSB电容偏小时，输入小于V1000走0xxx段，0111附近就会出现narrow code甚至missing code，1000仍然是正常code density，有的设计里把V0111作为decision level，则0111正常code density，1000附近narrow code甚至missingcode，还有的设计把V0111和V1000的中点作为decision level，不考虑建立和wrong decision的情况下，0111和1000附近都会narrow code
上面不管哪种，都跟你的测试不符，当然具体情况跟你的结构和切换方式有关系。可以试试：
1，人为减小电容，不同量，都试试
2，提参来看电容值是否符合预期
3，后仿真复现
都试试，总能找到