本文選題：模數(shù)轉(zhuǎn)換器 + 數(shù)字校準　； 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)是一種可以將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的器件。它是連接模擬信號和數(shù)字信號的橋梁,在諸多類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中,具有高速、高精度以及高分辨率等特點的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器被廣泛應(yīng)用于信號處理系統(tǒng)中。如快速以太網(wǎng)、無線通訊系統(tǒng)、數(shù)字接收機、數(shù)字視頻等。然而,隨著CMOS工藝尺寸的不斷減小和電源電壓的逐漸降低,流水線ADC會受到運放有限增益、電容失配等各種非理想因素的影響。這些非理想因素使得模擬電路的設(shè)計變得更加困難。因其數(shù)字電路系統(tǒng)呈現(xiàn)的高穩(wěn)定性、良好的可靠性、沒有靜態(tài)功耗和面積小等優(yōu)點,使得數(shù)字校準技術(shù)在設(shè)計更高性能ADC中變得必不可少。在諸多種類的數(shù)字校準技術(shù)中,能夠大大提高系統(tǒng)速度的后臺數(shù)字校準技術(shù)近年來應(yīng)用最為廣泛本論文通過對流水線ADC的基礎(chǔ)架構(gòu)原理以及各種非理想因素分析的基礎(chǔ)上,介紹了一種基于偽隨機序列(Pseudo-random sequence, PN)注入相關(guān)性信號的后臺數(shù)字校準算法。用于校正流水線ADC中由于運放有限增益所帶來的非線性誤差。這種方法是通過在流水線ADC第一級中加入諧波失真函數(shù)來模擬增益放大器的有限增益誤差,這些非線性影響最后會體現(xiàn)在數(shù)字輸出編碼中。然后利用PN序列的自身相關(guān)性和與其他序列的不相關(guān)性,對最后的數(shù)字輸出信號進行誤差提取,再對沒有經(jīng)過校準的數(shù)字輸出信號進行誤差補償達到最后校準的目的。同時本文還對數(shù)字校準算法進行了優(yōu)化,采用分段累加求平均的方法來進行誤差系數(shù)的提取,進一步減小了電路的復(fù)雜程度和提高了系統(tǒng)的速度。通過系統(tǒng)的仿真,本文在l00M采樣時鐘頻率下,輸入正弦信號頻率為1.01318359375MHz,經(jīng)過后臺數(shù)字校準算法的流水線ADC,信號噪聲比SNDR由46.87dB提高到76.27dB,無雜散動態(tài)范圍SFDR由53.66dB提高到了83dB。
[Abstract]:Analog-to-Digital Converter (ADC) is a device that can convert analog signal into digital signal. It is a bridge between analog signal and digital signal. Among many kinds of analog-to-digital converters, pipelined analog-to-digital converters with high speed, high precision and high resolution are widely used in signal processing systems. Such as fast Ethernet, wireless communication system, digital receiver, digital video and so on. However, with the decreasing of CMOS process size and the decreasing of power supply voltage, pipeline ADC will be affected by a variety of non-ideal factors, such as limited gain of operational amplifier, capacitor mismatch and so on. These non-ideal factors make the design of analog circuits more difficult. Because of its high stability, good reliability, no static power consumption and small area, digital calibration technology becomes necessary in the design of ADC with higher performance. In many kinds of digital calibration technology, the background digital calibration technology, which can greatly improve the system speed, has been widely used in recent years. Based on the analysis of the basic architecture principle of pipeline ADC and various non-ideal factors, A background digital calibration algorithm based on pseudo-random sequence (PN) injection correlation signal is introduced. It is used to correct the nonlinear error caused by the limited gain of operational amplifier in pipelined ADC. This method simulates the gain error of gain amplifier by adding harmonic distortion function to the first stage of pipeline ADC. These nonlinear effects will be reflected in the digital output coding finally. Then the last digital output signal is extracted by using the self-correlation of PN sequence and the non-correlation with other sequences, and then the error compensation of the uncalibrated digital output signal is carried out to achieve the purpose of final calibration. At the same time, the digital calibration algorithm is optimized, and the method of piecewise cumulative averaging is used to extract the error coefficient, which further reduces the complexity of the circuit and improves the speed of the system. The simulation results show that the sinusoidal signal frequency is 1.01318359375MHz at 1000M sampling clock frequency. The signal noise ratio is increased from 46.87dB to 76.27dB, and the SFDR without stray dynamic range is raised from 53.66dB to 83dB by the backstage digital calibration algorithm pipeline ADCR.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN792

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本文編號：2005234