【摘要】：模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter,以下簡(jiǎn)稱ADC)在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,在雷達(dá)通信、圖像采集、視頻監(jiān)控等多種領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過學(xué)術(shù)界與工業(yè)界多年的不斷努力,ADC的性能幾乎達(dá)到了現(xiàn)有工藝、設(shè)計(jì)水平的極限。但是其應(yīng)用環(huán)境仍然要求具有更高速度和精度的ADC。為了進(jìn)一步提高ADC的速度,一種多通道時(shí)間交織結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Time-Interleaved Analog-to-Digital Converter,簡(jiǎn)稱TIADC)被提出并迅速獲得了大量的研究。理論上多通道時(shí)間交織ADC的速度可以通過增加子通道數(shù)得到線性提高,但是由于工藝失配的存在,導(dǎo)致每個(gè)通道間存在失配誤差(主要包括失調(diào)失配、增益失配、采樣時(shí)間失配),從而嚴(yán)重影響了多通道時(shí)間交織ADC的整體性能。在此背景下,通過數(shù)字輔助設(shè)計(jì)技術(shù),將多通道時(shí)間交織ADC的通道間失配誤差在數(shù)字領(lǐng)域進(jìn)行估計(jì)并校準(zhǔn)的方法應(yīng)運(yùn)而生。本文通過對(duì)已有多種校準(zhǔn)算法的研究,指出了已有校準(zhǔn)算法的不足,并在此基礎(chǔ)上給出了針對(duì)多通道時(shí)間交織ADC三種誤差的校準(zhǔn)算法：基于指數(shù)平均器的相對(duì)失調(diào)失配校準(zhǔn)算法、基于加權(quán)積分算法的增益失配校準(zhǔn)算法和基于統(tǒng)計(jì)反饋的采樣時(shí)間失配校準(zhǔn)算法。相對(duì)已有校準(zhǔn)算法,本文研究的失配校準(zhǔn)算法具有適用范圍廣,校準(zhǔn)精度高,易于硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。為了驗(yàn)證算法的有效性,本文通過多種驗(yàn)證平臺(tái)進(jìn)行了算法的驗(yàn)證。首先通過matlab/simulink平臺(tái)搭建了4通道4GHz 8bits多通道時(shí)間交織SAR ADC模型,并完成了算法的行為級(jí)功能驗(yàn)證；其次在行為級(jí)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,通過verilog硬件描述語言完成了算法的代碼實(shí)現(xiàn),并通過modelsim平臺(tái)完成算法的前仿；然后通過TSMC 65nm工藝完成算法的綜合,并返回到modelsim里面完成算法的后仿真；為了更加全面的驗(yàn)證算法的功能,在前仿的基礎(chǔ)上通過Altera stratix IV系列的FPGA平臺(tái)完成了算法的FPGA驗(yàn)證。結(jié)合多種驗(yàn)證平臺(tái)的驗(yàn)證結(jié)果,都證實(shí)了本文所采用的算法在校準(zhǔn)多通道時(shí)間交織ADC通道間失配誤差方面的實(shí)用性。
【圖文】：

逑在ＷＳ／２和ＷＳ／４上。下面給出４通道時(shí)間交織ＡＤＣ在三個(gè)通道理想，某一個(gè)通道逡逑存在誤差的情況下，輸出ＳＮＲ和ＥＮＯＢ隨誤差量變化的變化曲線如圖２．９所示，逡逑其中選代次數(shù)表示仿真次數(shù)，每次仿真失調(diào)誤差按圖２．９中（Ｃ）圖趨勢(shì)變化，每逡逑次仿真輸入信號(hào)頻率固定在１．９８５ＧＨｚ，，仿真平臺(tái)為４通道４Ｇ邋８ｂｉｔｓ邋ＭＡＴＬＡＢ模型逡逑（下文中如果沒有做特殊說明，仿真平臺(tái)參數(shù)都是４通道４Ｇ邋８ｂｉｔｓ邋ＴＩＡＤＣ模型）。逡逑由上述仿真結(jié)果不難看出，在系統(tǒng)性能為８ｂｉｔｓ的情況下，單通道的誤差量不逡逑能超過輸入信號(hào)滿幅值的３％，否則系統(tǒng)的精度將低于７ｂｉｔｓ。逡逑圖２．１０是單通道存在失調(diào)誤差情況下，４通道時(shí)間交織ＡＤＣ輸出的頻譜圖：逡逑ＦＦｍＯ了逡逑。朿揣ＩＳ邋Ｉ１邋Ｉ邋ｒＩ￣￣吉入值號(hào)和一＾＾１逡逑ｒ邐吉邐……ｉ邐ｒ邐逡逑ＴＨＤ＝－５２．６４Ｂ邐ｉ邐ｉ邐＼邐Ｉ邐：逡逑？４０１－邐個(gè)邐ｉ邐＼邐！■邐－ｊ＊邐ｉ邐逡逑？，ｓ．ｉＬ．Ｕｆ１邐＾１－ｊ．．．．．Ｉ－逡逑Ｉ邐Ｉ邐１邐Ｉ邐ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐？邐

（ａ）邋ＳＮＲ隨增益誤差大小的變化曲線（ｂ）邋ＥＮＯＢ隨增益誤差大小的變化曲線逡逑似增益誤差量邋（ｄ）輸入信號(hào)頻率（接近Ｎｙｑｕｉｓｔ頻率）逡逑圖２．１１單通道增益誤差對(duì)４通悂ＴＩＡＤＣ系統(tǒng)性能的影響曲線逡逑Ｆｉｇ邋２．１１邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｓｉ打TBｌｅ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｇａｉｎ邋ｍｉｓｍ洶ｃｈ邋ｆｏｒ邋４－ｃｈａｎｎｅｌ邋ＴＴ邋ＡＤＣ逡逑ＦＦＴＰＬＯＴ逡逑０邋ＳＮＲ邋＝邋３日若祀邐！邐Ｉ邐：邐！邐；邋n

本文編號(hào)：2578085