一種用于tiadc通道間增益誤差的校準(zhǔn)模塊及其校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，更具體地說是一種多通道時間交織模數(shù)轉(zhuǎn)換器通 道間增益誤差的校準(zhǔn)模塊及其校準(zhǔn)算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通信系統(tǒng)、雷達(dá)、圖像/視頻處理等現(xiàn)代電子系統(tǒng)需要高速、高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換 器。傳統(tǒng)的單通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器要在保證高精度的同時實(shí)現(xiàn)高速度將面臨物理上的限制，特 別是隨著深亞微米CMOS工藝向更低電源電壓、更小特征尺寸方向發(fā)展將使采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的高精度、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)變得越發(fā)困難。
[0003] 多通道時間交叉模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過并行采集技術(shù)可以突破工藝因素帶來的限制，使 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的速度成倍的提高，但制造過程中工藝的偏差嚴(yán)重限制了TI模數(shù)轉(zhuǎn)換器的系 統(tǒng)精度。有研宄表明，不論單通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度如何，呈正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差1%的通道 間失配便會將多通道系統(tǒng)的精度限制在7bit以下。
[0004] 通道間誤差主要包括失調(diào)誤差、增益誤差、采樣時間誤差三種。在校準(zhǔn)增益誤差 方面，已有多種方法被提出。Conroy,C.S.G.(ConroyCSG,"Ahigh-speedparallel pipelinedA/DconvertertechniqueinCMOS, "Ph.D.dissertation,University ofCaliforniaatBerkeley,pp. 96-97)根據(jù)增益失配譜線的幅度與兩通道增益之差的關(guān) 系，利用正弦信號作為系統(tǒng)測試輸入信號，對采集后的序列進(jìn)行Fourier變換，由通道間增 益誤差譜的幅度比可以獲取系統(tǒng)的增益失配。但是這種頻譜分析法的精度受輸入信號的精 度的影響，同時也受信號頻譜泄漏的影響，而且要進(jìn)行Fourier變換，電路相對復(fù)雜。張清 洪，呂幼新（張清洪，呂幼新，王洪，劉霖.多片ADC并行采集系統(tǒng)的誤差時域測量與校 正.電訊技術(shù)，2005,4(4):189-193.)利用正弦信號作為測試輸入對各通道整周期采樣所 得到的序列幅值進(jìn)行平均，其比值的開方比就對應(yīng)于通道間增益比。但是這兩種方法需要 已知的測試輸入信號，因此受限于輸入信號的精度。
[0005] Cheng-ChungHsu,Fong-ChingHuang,Chih-YungShihandChen-Chih Huang(Cheng-ChungHsu,Fong-ChingHuang,Chih-YungShihandChen-ChihHuang,"An llb800MS/sTime-InterleavedADCwithDigitalBackgroundCalibration, "ISSCC,pp .464-615,Feb. 2007.)利用輸入信號的統(tǒng)計(jì)特性，對輸入信號的絕對值進(jìn)行平均，獲得增益 誤差，但是這種方法需要用到大量的緩存單元對輸入信號進(jìn)行求和平均，同時要求輸入信 號的平均幅度比較穩(wěn)定。因此，對于TIADC通道間增益誤差校準(zhǔn)算法，目前已有的方法都存 在著不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種用于TIADC通道間增益誤差 的校準(zhǔn)模塊及其校準(zhǔn)方，以期能簡單快速地獲得各通道相對參考通道的增益誤差并進(jìn)行實(shí) 時高效補(bǔ)償，從而以較小的硬件開銷快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)通道間增益誤差的校準(zhǔn)。
[0007] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明一種用于TIADC通道間增益誤差的校準(zhǔn)模塊，所述TIADC是由M個采樣保 持電路、M個子通道ADC和數(shù)據(jù)復(fù)合模塊構(gòu)成，其特點(diǎn)是：
[0009] 在所述M個子通道ADC和數(shù)據(jù)復(fù)合模塊之間設(shè)置有所述校準(zhǔn)模塊；
[0010] 所述校準(zhǔn)模塊是由一個延時模塊和M-1個增益校準(zhǔn)模塊組成；
[0011] 所述延時模塊接收第一個子通道ADC的輸出值并進(jìn)行延遲后傳遞給所述數(shù)據(jù)復(fù) 合模塊作為第1路輸出值；
[0012] 所述M-1個增益校準(zhǔn)模塊中第k個增益校準(zhǔn)模塊為二輸入一輸出的運(yùn)算模塊，并 由第一絕對值模塊、第二絕對值模塊、第一加法器、第二加法器、第一延時器、第二延時器、 第一乘法器、第二乘法器、除法器、第三乘法器構(gòu)成；2彡k<M(k為正整數(shù)）；所述第一絕對 值模塊接收第一個子通道ADC的輸出值傳遞給所述第一加法器進(jìn)行運(yùn)算后的結(jié)果傳遞給 所述第一延遲器，經(jīng)過所述第一延遲器運(yùn)算后的結(jié)果通過所述第一乘法器后反饋給所述第 一加法器；同時所述第一加法器的運(yùn)算結(jié)果傳遞給所述除法器作為被除數(shù)；所述第二絕對 值模塊接收第k個子通道ADC的輸出值并傳遞給所述第二加法器進(jìn)行運(yùn)算后的結(jié)果傳遞給 所述第二延遲器，經(jīng)過所述第二延遲器運(yùn)算后的結(jié)果通過所述第二乘法器后反饋給所述第 二加法器；同時所述第二加法器的運(yùn)算結(jié)果傳遞給所述除法器作為除數(shù)；經(jīng)過所述除法器 運(yùn)算后的結(jié)果傳遞給所述第三乘法器，同時第k個子通道ADC的輸出值也傳遞給所述第三 乘法器進(jìn)行運(yùn)算，從而獲得校準(zhǔn)后的第k路輸出值并傳遞給所述數(shù)據(jù)復(fù)合模塊；
[0013] 所述數(shù)據(jù)復(fù)合模塊接收所述第1路輸出值和M-1路輸出值并合成為一路校準(zhǔn)后的 輸出信號。
[0014] 本發(fā)明一種利用所述的用于TIADC通道間增益誤差的校準(zhǔn)模塊的校準(zhǔn)方法，其特 點(diǎn)是按如下步驟進(jìn)行：
[0015] 步驟1、M個子通道ADC根據(jù)所述M個采樣保持電路的采樣時序?qū)ν獠枯斎氲哪M 信號vin進(jìn)行采樣，獲得M個輸出數(shù)字碼；M=m;
[0016] 所述M個采樣保持電路的采樣時序分別為：
[0017] 第1個子通道ADC的采樣時序?yàn)槭?，t2ni+1，…；
[0018] 第2個子通道ADC的采樣時序?yàn)椋簍2,tm+2,t2m+2，…；
[0019] ......
[0020] 第k個子通道ADC的采樣時序?yàn)椋?br>[0021] ......
[0022] 第M個子通道ADC的采樣時序?yàn)閠2ni，t3ni，...；
[0023] 所述M個輸出數(shù)字碼分別為：
[0024] 第 1 個子通道ADC的輸出數(shù)字碼為々?vinh)，Gi?vinfX+i),Gi1；[11(1:2111+1)，? ? ?；
[0025] 第 2 個子通道ADC的輸出數(shù)字碼為：G2 -vinf^)，G2 ?vin(tm+2),G2 ? ? ?；
[0026] ......
[0027] 第k個子通道ADC的輸出數(shù)字碼為：Gk ?vin(tk),Gk ?vinfX+k),Gk ?vin(tkm+k), ? ? ?;
[0028] ......
[0029] 第M個子通道ADC的輸出數(shù)字碼為：Gm ?vin(tm),Gm ?vin(t2m),Gm ?vin(t3m), ? ? ?;
[0030] GpG2，…，Gk，...Gm分別表示各個子通道ADC所對應(yīng)的實(shí)際增益；
[0031] 步驟2、對所述M個輸出數(shù)字碼分別進(jìn)行絕對值運(yùn)算，獲得各個子通道ADC的輸出 值分別為：
[0032]第 1 個子通道ADC的輸出值為心?vin(t) '，Gi?vin(tm+1) '，Gi?vin(t
[0033]第 2 個子通道ADC的輸出值為：G2 ?vin(t2) '，G2 ?vin(tm+2) '，G2 ?vin(t _)，，???；
[0034] ......
[0035]第k個子通道ADC的輸出值為：Gk ?vin(tk) '，Gk ?vin(tm+k) '，Gk ?vin(tkm +k/ > ?