【摘要】：隨著半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展,作為連接模擬域與數(shù)字域之間重要工具——模數(shù)轉(zhuǎn)換器在其中扮演著重要的角色。正是這種快速的發(fā)展,傳統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器已不能滿足當(dāng)今社會發(fā)展的需要。高速低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計成為當(dāng)下研究的一個熱點,即便如此,高速低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展仍舊十分緩慢。時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器(time-interleaved Analog-to-Digital Converter,TI-ADC)將單通道ADC(Analog to Digital Converter)擴(kuò)展至多通道,各通道依多相時序交替并行采樣,從而實現(xiàn)超高速率的采樣。雖然TI-ADC能夠?qū)崿F(xiàn)高速采樣的效果,但這種結(jié)構(gòu)也會由于制造工藝以及采樣時間的偏差等非理想因素的干擾,會給TI-ADC各通道間帶來一系列失配誤差,最終導(dǎo)致整個系統(tǒng)的性能下降。本文針對非理想因素帶來的三種失配誤差作了詳細(xì)的分析,特別在時間誤差的校準(zhǔn)上做了的深入研究。該方法利用了對采樣數(shù)據(jù)的單調(diào)性進(jìn)行檢測的原理實現(xiàn)了僅用求差-累加運(yùn)算來估計TI-ADC的采樣時間誤差,再利用改進(jìn)的泰勒展開方法實現(xiàn)誤差補(bǔ)償。將誤差估計模塊和誤差補(bǔ)償模塊組成一個自適應(yīng)的環(huán)路,從而實現(xiàn)采樣時間誤差的實時校準(zhǔn)。整個校準(zhǔn)模塊復(fù)雜度低,校準(zhǔn)效果良好,滿足本文低復(fù)雜度校準(zhǔn)的設(shè)計要求。本文首先在MATLAB/Simulink上建立了一個帶參考通道的五通道的TI-ADC校準(zhǔn)模型,參考通道和四個子通道分別采用8-bit SAR(Successive Approximation Register)ADC和12-bit SAR ADC。子通道ADC的采樣時鐘頻率為100MHz,即四個通道的系統(tǒng)時鐘頻率為400MHz,參考通道時鐘頻率為125MHz。子通道間存在1%~2%的時間誤差,輸入歸一化頻率為fin/fs=0.397時,校準(zhǔn)后的系統(tǒng)ENOB從3.64bits提高到了11.87bits,SNR由23.70dB提高到了73.37dB,證明了本文校準(zhǔn)方法在行為級上的正確性與有效性;接下來是對本文校準(zhǔn)方法的RTL級設(shè)計,利用SMIC 0.18μm工藝完成校準(zhǔn)方法的ASIC設(shè)計,從實際電路上驗證本文校準(zhǔn)方法的正確性與有效性。
【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】：2018
【分類號】：TN792
【圖文】：

第四章 時間誤差校準(zhǔn)方法的實現(xiàn)與驗證產(chǎn)生5組測試激勵源MATLAB輸入測試激勵Modelsim功能仿真TestbenchFFT頻譜分析MATLAB分析輸出數(shù)據(jù)測試激勵.txt輸出數(shù)據(jù).txt圖 4.3 校準(zhǔn)方法的仿真平臺Fig 4.3 The functional simulation platform for calibration method校準(zhǔn)方法總共需要 6 個時鐘，clk 為校準(zhǔn)電路的系統(tǒng)時鐘，clkr、clk1、、clk4 分別為參考通道與各個子通道的采樣時鐘，如圖 4.4 所示。

圖 4.3 校準(zhǔn)方法的仿真平臺Fig 4.3 The functional simulation platform for calibration method校準(zhǔn)方法總共需要 6 個時鐘，clk 為校準(zhǔn)電路的系統(tǒng)時鐘，clkr、clk1、c、clk4 分別為參考通道與各個子通道的采樣時鐘，如圖 4.4 所示。圖 4.4 各通道仿真時序圖Fig 4.4 Each channel simulation timing diagram能仿真校準(zhǔn)后的輸出波形和行為仿真結(jié)果一致，如圖 4.5 所示，校準(zhǔn)后的 FFT 分析后，雜散頻譜得到了有效降低。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 武海軍;混合結(jié)構(gòu)逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器研究與設(shè)計[D];華南理工大學(xué);2014年

2 張睿;時間交叉模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

3 葉凡;多通道時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校正與集成電路實現(xiàn)方法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 朱曉石;多通道時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字后臺校準(zhǔn)算法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

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本文編號：2733549