时间交织模数转换器校准方法的研究与设计
发布时间：2020-04-06 03:43
【摘要】：作为将模拟信号转化成数字信号的关键电路,模数转换器(Analog-to-digital-converter,ADC)已广泛应用于移动通信,医疗设备以及高性能仪器仪表中[1]。随着第四代移动通信技术已日趋成熟,第五代移动通信技术(5G)的研发已成为通信领域各大供应商的重大机遇和研究热点,超高速模数转换器已成为了影响5G产业化的关键因素。为了平衡速度、精度以及功耗要求,采用并行采样时间交织结构是突破瓶颈必然的选择。然而在实际系统应用中,由于器件制造工艺因素缺陷和应用环境的不同,通道与通道之间存在着失调、增益以及采样时间失配等误差,这些失配误差将会极大地降低ADC整体性能,因此需要对这些失配误差进行校准,开发设计有效的算法校准这些失配误差是目前的研究热点也是时间交织模数转换器(time interleaved analog to digital converter,TIADC)设计亟需解决的难点之一。针对时间交织模数转换器通道间的三种主要失配误差.:通道间的失调失配误差、通道间的增益失配误差及通道间的采样时间失配误差,本文首先系统地对三种失配误差建立模型,从原理上分析了失配误差对TIADC系统性能影响。对传统的误差校准算法进行详细的阐述,并分析出各类算法的优缺点。提出了一种改进的片内数字电路后台校准算法。该算法通过增加一路参考ADC和统计累加的方式,在后台将待校准通道和参考通道的输出作相关运算以提取出失配误差信息,再通过反馈模拟电路对失配误差进行迭代补偿,从而达到后台校准的目的。其次基于提取出的失配误差,设计了一款应用于误差补偿的50MS/s10bitDAC和误差调整电路。最后基于40nm工艺,将整个校准系统电路综合成相应的版图。为了验证算法的有效性,将此算法应用到12位4GSps四通道TIADC电路中。验证了该后台数字校准算法的有效性。当输入信号归一化频率fin/fs=0.07575时,校准后ENOB和SNR分别从7.8581bits和49.1755 dB提高到9.7061 bits和60.3114dB,校准效果明显。此外,本算法对输入信号的类型,输入信号频率及通道间校准顺序没有严格限制,可以扩展到任意通道数。
【图文】：
第一章绪论逡逑第一章绪论逡逑背景逡逑然世界中，绝大部分的信号都是以连续模拟量的形式存在的，例如声音，光和热等信号。为了可以对这些连续的模拟信号进行处理，些连续的模拟信号通过模数转换器（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＡＤ散的数字信号，再将这些离散的数字量通过计算机进行信号处理。如，模数转换器作为连接模拟世界和数字世界的桥梁，，在信号处理领代的地位。逡逑外部模拟世界逡逑逦
逡逑图１－１邋ＡＤＣ作为模拟世界与数字世界的桥梁逡逑芯片级的制造工艺在集成电路的历史发展中扮演着极其重要的角色，经过学逡逑术界和工业界的长期研究，器件的工艺水平得到了极大提高目前晶体管的特征尺逡逑寸已缩小到丨Ｏｎｍ以下，其促使了数字集成电路在功耗和速度两方面得到很大的逡逑提升，并且由于数字集成电路具有集成度高和抗干扰能力强等优点，使数字集成逡逑电路得到猛迅的发展。另一方面，伴随着第四代移动通信技术日趋成熟，第五代逡逑移动通信技术（５Ｇ）的研发已成为通信领域各大供应商的重大机遇和研[側鹊悖义细咚佟⒋笕萘渴牵担堑暮诵募际醴较颍咚俑呔饶Ｊ黄骷壕晌跋欤担清义喜祷墓丶蛩
本文编号：2615957
【图文】：
第一章绪论逡逑第一章绪论逡逑背景逡逑然世界中，绝大部分的信号都是以连续模拟量的形式存在的，例如声音，光和热等信号。为了可以对这些连续的模拟信号进行处理，些连续的模拟信号通过模数转换器（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＡＤ散的数字信号，再将这些离散的数字量通过计算机进行信号处理。如，模数转换器作为连接模拟世界和数字世界的桥梁，，在信号处理领代的地位。逡逑外部模拟世界逡逑逦
逡逑图１－１邋ＡＤＣ作为模拟世界与数字世界的桥梁逡逑芯片级的制造工艺在集成电路的历史发展中扮演着极其重要的角色，经过学逡逑术界和工业界的长期研究，器件的工艺水平得到了极大提高目前晶体管的特征尺逡逑寸已缩小到丨Ｏｎｍ以下，其促使了数字集成电路在功耗和速度两方面得到很大的逡逑提升，并且由于数字集成电路具有集成度高和抗干扰能力强等优点，使数字集成逡逑电路得到猛迅的发展。另一方面，伴随着第四代移动通信技术日趋成熟，第五代逡逑移动通信技术（５Ｇ）的研发已成为通信领域各大供应商的重大机遇和研[側鹊悖义细咚佟⒋笕萘渴牵担堑暮诵募际醴较颍咚俑呔饶Ｊ黄骷壕晌跋欤担清义喜祷墓丶蛩
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