SAR ADC输入范围以及二进制冗余方法

xuwenwei · 发表于 2023-5-8 16:06:19

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最近在看CCliu的PHD论文，搭建了最简单的SAR ADC，但是发现有两个问题，求大佬回答

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1. 全差分的SAR ADC 输入范围是vip-vin，流程就是先比较正负，然后大的减去Vref/2再比较，这里我尝试了一下，假设vref=1，我发现vip=0.2 vin=0 和vip=0.7，vin=0.5得到的Dout是不一样的，好像vip和vin有一个要大于0.5才能解对，因此我想问对于上图的结构来说是不是输入vip-vin虽然一样，但是vip和vin要有一个大于vref/2，或者两个都大于vref/2才可以？

2.如下图所示的二进制冗余设计，把冗余位放在了B3，这样不管B2错不错，Dout都一样，我尝试了一下将冗余位放在B2，推导出来每个步骤都解对的情况下，Dout=3，是不是说明冗余位只能在B3，这个有什么规则吗？论文里也没具体说明

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jiangnaner · 发表于 2023-5-8 17:14:59

不懂帮顶

q690790430 · 发表于 2023-5-8 18:12:09

1.我用你的数算了一下，dout是一样的；2.放在B2也是可以的，你那个表格应该是画错了。

xuwenwei · 发表于 2023-5-9 09:42:38

q690790430 发表于 2023-5-8 18:12
1.我用你的数算了一下，dout是一样的；2.放在B2也是可以的，你那个表格应该是画错了。 ...

谢谢回复，第一个问题，我知道了，如果输入是那个的话，我用的bootstrap输入，由于减去vref/2变为负值，导致传输管打开了，电容上级板电压会变正，因此不对。

第二个问题就是选的权重不同，那么移动的LSB的数目不同，请问有相关冗余的理论文章看看吗？不太理解为什么加一位就无所谓前面对不对了，光知道然却不知道所以然

hsly · 发表于 2023-5-10 11:24:34

我觉得第一个问题更像是单调性切换算法的一个弊端（在转换过程中比较器的输入共模会发生变化），常规单调性算法完成一次转换后输入共模下降Vref/2，此时输入共模小于Vref/2就会出现负电位的情况，如果比较器不具备比较负电位的能力，就可能导致比较的出错，进而转换不出正确的结果。可以采用Vcm-based等别的不影响输入共模的算法避免出现这种情况。

hsly · 发表于 2023-5-10 11:39:11

关于第二个问题，这需要了解冗余中冗余窗的概念。首先可以看出采用的是补偿电容作为冗余的方式，假设冗余做在B3，此时B3引入的冗余量为（此位后面的位权之后减去该位的位权）2，也就是说在B3及B3之前发生决策出错，只要输入在该决策位两个LSB之内，该补偿方式都能将其纠正，换而言之两个LSB之外的错位就纠正不了。按这个思路可以分析在B2引入补偿电容做冗余，则为B2及B2之前引入了4个LSB的冗余。然后之所以你得出来的Dout=3，是因为从你的转换图像来看，你还是在B3处引入的冗余，然后你却认为你在B2处引入了冗余，用了B2的冗余纠正算法，能够预见最终结果是错的。

xuwenwei · 发表于 2023-5-10 13:36:07

hsly 发表于 2023-5-10 11:39
关于第二个问题，这需要了解冗余中冗余窗的概念。首先可以看出采用的是补偿电容作为冗余的方式，假设冗余做 ...

谢谢大神回复，第一个问题主要是感觉对输入信号的范围其实是做了一定的限制的，当然了这个也是可以有限制的，只不过很多论文里都不说，当然可能默认都知道

第二个问题就是冗余的基本原理怎么去理解，也没具体的论文去描述，自己理解的话就像是线性的变化中插入一位，就会多出一部分重叠的区域来(不知道是不是您说的冗余窗中有重叠)，用这个多出来的重叠的区域来纠正前面的错误

hsly · 发表于 2023-5-10 15:15:42

是的，向下单调性切换的算法，对输入信号的共模电平提出了一定的要求。以我的观感而言，你的冗余理解没有问题。
大神算不上，就一个入行没多久上班摸鱼的打工人。这篇论文的第三章冗余的介绍，第五章ADC开关电容算法的介绍，之后再去看刘纯成博士的博士论文，你的问题应该能得到一个比较全面的验证。

xuwenwei · 发表于 2023-5-10 15:33:58

hsly 发表于 2023-5-10 15:15
是的，向下单调性切换的算法，对输入信号的共模电平提出了一定的要求。以我的观感而言，你的冗余理解没有问 ...

好的，谢谢回复。

xavi17 · 发表于 2023-5-10 17:21:57

hsly 发表于 2023-5-10 15:15
是的，向下单调性切换的算法，对输入信号的共模电平提出了一定的要求。以我的观感而言，你的冗余理解没有问 ...

有个疑问，采的时候冗余电容是没有采信号的，但是转的时候，冗余电容加入了，这样其实搜索范围是增加了，每个电容所占有的权重就变了，比如b3，没加冗余之前是1/8，现在在转的时候，b3权重变成了1/9，这样冗余的范围还能按照2个LSB来算吗？

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