Limitations of Switched-Capacitor Analog/Digital Converters with Reference Processing Units

This paper discusses the major limitations of an emerging new class of A/D converters (ADC's), namely those employing a separate reference processing unit (RPU) which is linked to a signal processing unit (SPU). Three circuits are basically investigated; the first is by Chen and Svensson [1], the second is by Yung and Chao [2], and the third is a modified version of the first with a novel RPU. The effects of the following parameters are investigated: op-amp dc gain, capacitor ratio-mismatch error, and charge injection of switches. These effects are assessed in terms of their corresponding absolute integral nonlinearity (INL). Pertinent formulae are derived, and the results of computer simulations are presented. Whenever possible, comparison is held among the circuits presented. Übersicht: Dieser Beitrag beschreibt die Grenzen eines neuen Typs von A/D-Umsetzern mit einem getrennten Referenzspannungsprozessor (RPU), der mit einer Signalprozessoreinheit (SPU) verbunden ist. Drei Schaltungen werden grundsätzlich untersucht. Die erste stammt von Chen und Svensson [1], die zweite von Yung und Chap [2], die dritte ist eine modifizierte Version der ersten mit einer neuartigen RPU. Die Auswirkungen folgender Parameter werden untersucht: Gleichspannungsverstärkung des Operationsverstärkers, Abweichungen im Kapazitätsverhältnis und von Schaltern verursachte Ladungsänderungen. Der Einfluß dieser Effekte auf die entsprechende Integrale Nichtlinearität (INL) wird dargestellt. Soweit möglich werden die Schaltungen miteinander verglichen. Für die Dokumentation: SC-Analog/Digital-Umsetzer / Integrale Nichtlinearität / Referenzspannungsprozessor / sukzessive Approximation