基于TIADC复合输出的全数字校准结构及其校准方法技术

本发明专利技术公开了一种基于TIADC复合输出的全数字校准结构及其校准方法，该全数字校准结构包括：数据复合模块、误差补偿模块、误差估计模块；其中，数据复合模块对外部输入的模拟信号x进行数据转换处理，得到第n次采样的m个通道的输出信号；误差补偿模块对复合输出信号y(n)求导得到导数值y

【技术实现步骤摘要】
基于TIADC复合输出的全数字校准结构及其校准方法


[0001]本专利技术涉及模拟数字转换领域，更具体地说是一种多通道时间交织模数转换器通道间失配误差的全数字校准结构及其校准方法。

技术介绍

[0002]随着社会信息技术的快速发展，在通信、计算机、仪表控制等领域对模数转换器(Analog
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to
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digital)的性能要求越来越高，因此高性能的ADC具有非常广泛的应用，并且有着重要的战略意义。受目前ADC发展水平和工艺水平的限制，单个ADC的性能很难同时满足高速率和高精度的要求，因此时间交织模数转换器(TIADC)应运而生。
[0003]TIADC(Time
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InterleavedAnalog
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to
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Digital Converter)即时间交织模数转换器是一种并行交替型ADC，采用并行的结构能够大大的提高系统的采样速率，但是由于各通道存在时间失配、增益失配和失调失配，三种失配严重影响了TIADC的性能。
[0004]目前国内外已有若干针对TIADC失配误差校准的研究出现，国内如尹勇生、张睿等人专利技术的基于两组互质劈分TIADC通道对同一采样点转换的差值进行误差提取的校准方法(尹勇生，张睿，梁上泉，邓红辉，宋宇鲲，高明伦.无冗余通道的时间交叉ADC劈分校准结构及其自适应校准方法.中国专利：201110102646.7，2011
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12
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21)；文献[带参考通道的时间交叉ADC数字后台校准方法]中提出一种利用参考通道提供参考点来提取通道失配误差值，通过LMS自适应算法完成通道失配误差的补偿。但这些方法要么对模数转换器结构有要求，要么就是需要增加冗余的模数转换器，增加了设计难度或者硬件成本。S.Jamal和D.Fu等人提出基于随机斩波对失调失配进行校准，基于斩波调制对增益失配和采样时间失配进行校准(Jamal Shafiq M,Fu Daihong,Hurst Paul J,Lewis Stephen H.A 10
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b 120
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Msample/stime
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interleaved analog
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to
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digital converter with digital background calibration[J].IEEE Journal of Solid
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State Circuits,v 37,n 12,p 1618
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1627,December 2002)，然而这种方案只适用于两通道的TIADC，无法向更多通道甚至任意通道扩展。Matsuno J,Yamaji T和Furuta M等人提出一种基于沃尔什函数调制变换构造与杂散信号相关的信号进行误差估计和补偿来校准增益和时间误差(Matsuno J,Yamaji T,Furuta M,et al.All
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Digital Background Calibration Technique for Time
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InterleavedADC Using PseudoAliasing Signal[J].IEEE Transactions on Circuits&Systems I Regular Papers,2013,60(5):1113
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1121.)，然而这种方案只适用于偶数通道数的TIADC，且失调误差要先独立校准，通道数目越多，需要采用的调制函数也越多，硬件消耗也会成倍的增加。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了克服现有技术存在的不足之处，提供一种基于TIADC复合输出的全数字校准结构及其校准方法，以期能以较低的硬件消耗完成能适用于任意通道的TIADC系统校准，从而能够校准任意Nyquist频带的信号，并能对失配误差进行高效的补偿。
[0006]本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：
[0007]本专利技术一种基于TIADC复合输出的全数字校准结构的特点是包括：数据复合模块、误差补偿模块、误差估计模块；
[0008]所述数据复合模块对外部输入的模拟信号x进行数据转换处理，得到第n次采样的m个通道的输出信号{y1(n),y2(n),
…
,y
i
(n),
…
,y
m
(n)}，其中y
i
(n)表示第n次采样的第i个通道的输出信号，再将第n次采样的m个通道的输出信号{y1(n),y2(n),
…
,y
i
(n),
…
,y
m
(n)}进行复合处理得到第n次采样的复合输出信号y(n)并传递给所述误差补偿模块；i＝1,2,
…
,m；
[0009]所述误差补偿模块对所述第n次采样的复合输出信号y(n)求导得到复合输出信号y(n)的导数值y
′
(n)后，根据所述误差估计模块反馈的第n
‑
m次采样的失调误差估计值增益误差估计值和时间误差估计值对复合输出信号y(n)进行误差补偿得到第n次采样的补偿输出信号并传递给所述误差估计模块；同时作为TIADC在第n次采样的最终输出；
[0010]所述误差估计模块分别求得第n次采样的补偿输出信号的平方以及补偿输出信号与补偿输出信号的导数值的乘积Y(n)，再将所述补偿输出信号同时输入指数平均器ave和m分时指数平均器ave_m中得到平均值和m分时平均值从而由所述m分时平均值和平均值的做差计算得到失调误差相关量ε
o
(n)；
[0011]将所述补偿输出信号的平方同时输入所述指数平均器ave和m分时指数平均器ave_m中得到平方平均值和m分时平方平均值从而由所述m分时平均值和平均值的做差计算得到增益误差相关量ε
g
(n)；
[0012]将所述乘积Y(n)同时输入所述指数平均器ave和m分时指数平均器ave_m中得到乘积平均值和m分时乘积平均值从而由所述m分时平均值和平均值的做差计算得到时间误差相关量ε
t
(n)；
[0013]所述误差估计模块利用m分时LMS迭代器lms_m对所述失调误差相关量ε
o
(n)、增益误差相关量ε
g
(n)和时间误差相关量ε
t
(n)进行迭代计算，得到第n次采样的失调误差估计值增益误差估计值和时间误差估计值延时得到所述的失调误差估计值增益误差估计值和时间误差估计值并反馈回误差补偿模块。
[0014]本专利技术一种基于TIADC复合输出的全数字校准方法的特点是按如下步骤进行：
[0015]步骤1、对外部输入的模拟信号x进行时间交替数据转换处理，得到m个通道的输出信号{y1(n),y2(n),
…
,y本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TIADC复合输出的全数字校准结构，其特征是包括：数据复合模块、误差补偿模块、误差估计模块；所述数据复合模块对外部输入的模拟信号x进行数据转换处理，得到第n次采样的m个通道的输出信号{y1(n),y2(n),
…
,y
i
(n),
…
,y
m
(n)}，其中y
i
(n)表示第n次采样的第i个通道的输出信号，再将第n次采样的m个通道的输出信号{y1(n),y2(n),
…
,y
i
(n),
…
,y
m
(n)}进行复合处理得到第n次采样的复合输出信号y(n)并传递给所述误差补偿模块；i＝1,2,
…
,m；所述误差补偿模块对所述第n次采样的复合输出信号y(n)求导得到复合输出信号y(n)的导数值y
′
(n)后，根据所述误差估计模块反馈的第n
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m次采样的失调误差估计值增益误差估计值和时间误差估计值对复合输出信号y(n)进行误差补偿得到第n次采样的补偿输出信号并传递给所述误差估计模块；同时作为TIADC在第n次采样的最终输出；所述误差估计模块分别求得第n次采样的补偿输出信号的平方以及补偿输出信号与补偿输出信号的导数值的乘积Y(n)，再将所述补偿输出信号同时输入指数平均器ave和m分时指数平均器ave_m中得到平均值和m分时平均值从而由所述m分时平均值和平均值的做差计算得到失调误差相关量ε
o
(n)；将所述补偿输出信号的平方同时输入所述指数平均器ave和m分时指数平均器ave_m中得到平方平均值和m分时平方平均值从而由所述m分时平均值和平均值的做差计算得到增益误差相关量ε
g
(n)；将所述乘积Y(n)同时输入所述指数平均器ave和m分时指数平均器ave_m中得到乘积平均值和m分时乘积平均值从而由所述m分时平均值和平均值的做差计算得到时间误差相关量ε
t
(n)；所述误差估计模块利用m分时LMS迭代器lms_m对所述失调误差相关量ε
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(n)、增益误差相关量ε
g
(n)和时间误差相关量ε
t
(n)进行迭代计算，得到第n次采样的失调误差估计值增益误差估计值和时间误差估计值延时得到所述的失调误差估计值增益误差估计值和时间误差估计值并反馈回误差补偿模块。2.一种基于TIADC复合输出的全数字校准方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、对外部输入的模拟信号x进行时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹勇生，王舰，陈红梅，谢熙明，王兰雨，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：