基于LMS算法的流水线模数转换器数字校准算法的研究与设计

发布时间：2023-01-11 04:36

　　随着集成电路产业和CMOS半导体制造工艺的快速发展,数字信号处理得到了大幅的发展,并已经成为一门重要的学科。由于数字信号具有抗干扰能力强、保密性好和灵活便捷的优点,所以数字信号已经应用于很多场景。模数转换器在模拟世界和数字世界之间起着桥梁作用,其功能主要是将自然界中的模拟信号转换为数字信号,这些数字信号就可以在数字系统中进行处理。由于流水线模数转换器具有高转换速度、高分辨率和低功耗的特点,被广泛应用在数字图像处理、无线移动终端和数字信号处理系统等领域。其中,各种非理想因素对流水线模数转换器的性能影响越来越大,例如电容失配、运放有限增益等影响因素。目前,带有数字校准技术的模数转换器已经成为近年来的研究热点。针对流水线模数转换器中存在的非线性误差,本文主要分析了流水线模数转换器的基本结构和电容失配等非线性影响因素对其造成的影响,并对流水线模数转换器中的非线性误差进行误差建模。本文从该误差模型出发,介绍了一种基于最小均方误差的数字后台校准算法,该算法构造了两个校准环路分别迭代非线性误差中一阶三阶误差系数,并将传统的低速高精度参考ADC替换为高速高精度流水线参考ADC。该校准技术能够有效地减小... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究目的与意义
    1.4 研究内容和论文组织结构
第二章 模数转换器基础介绍
    2.1 模数转换器基本原理
    2.2 模数转换器的分类
        2.2.1 全并行(Flash)模数转换器
        2.2.2 逐次逼近型(SAR)模数转换器
        2.2.3 流水线型(Pipeline)模数转换器
        2.2.4 增量累加(Delta-Sigma)过采样模数转换器
    2.3 模数转换器的性能指标
        2.3.1 静态性能参数
        2.3.2 动态性能参数
    2.4 本章小结
第三章 流水线模数转换器原理及误差分析
    3.1 流水线ADC的原理及结构
        3.1.1 流水线ADC的工作原理
        3.1.2 流水线ADC流水子级的结构
    3.2 流水线ADC的误差分析
        3.2.1 流水线ADC的等效误差
        3.2.2 采样保持电路的非线性影响
        3.2.3 余量增益电路的非线性影响
        3.2.4 电容失配的非线性影响
        3.2.5 运放有限增益的非线性影响
        3.2.6 运算放大器失调电压的非线性影响
        3.2.7 电路噪声的影响
    3.3 本章小结
第四章 基于LMS算法的数字后台校准算法研究
    4.1 校准技术概述
        4.1.1 前台数字校准技术
        4.1.2 后台数字校准技术
    4.2 基于参考ADC的LMS数字校准算法
        4.2.1 常用的参考ADC校准算法
        4.2.2 基于LMS算法的数字后台校准算法
    4.3 校准算法的系统级建模
        4.3.1 流水线ADC建模
        4.3.2 数字校准算法建模
    4.4 本章小结
第五章 数字后台校准算法的仿真与验证
    5.1 流水线ADC数字校准算法的仿真
    5.2 流水线ADC数字校准算法的验证
        5.2.1 数字信号发生模块
        5.2.2 误差检测估计模块
        5.2.3 误差补偿模块
        5.2.4 仿真结果及验证
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于比较器抖动的数字后台校准算法[J]. 熊召新,蔡敏,贺小勇.  华中科技大学学报(自然科学版). 2013(08)
[2]ADC和DAC工作原理比较和发展现状[J]. 欧阳文伟.  湖北教育学院学报. 2005(02)

硕士论文
[1]10bit 100MSPS Pipeline ADC关键电路模块的研究与设计[D]. 王海涛.杭州电子科技大学 2012



本文编号：3729423