高速高精度模数转换器及模数转换器的性能提升方法技术

本发明专利技术提供一种高速高精度模数转换器及模数转换器的性能提升方法，所述模数转换器包括输入配置模块、模数转换模块、自适应参数提取模块及整周期数据恢复模块，在参数提取工作模式下，通过输入配置模块、模数转换模块、自适应参数提取模块及整周期数据恢复模块之间的配合，提取得到修正参数；在正常工作模式下，通过模数转换模块及修正参数，实现数字信号的数字校准修正，修正参数包括抖动修正参数、增益修正参数及失配误差修正参数，提升了模数转换器的信噪比和线性度，避免了随着工艺尺寸的缩小而导致的本征增益越来越小、失配误差越来越大对模数转换器的性能影响，并完全消除了注入的随机抖动，避免了注入的随机抖动对模数转换器的信噪比影响。器的信噪比影响。器的信噪比影响。

【技术实现步骤摘要】
高速高精度模数转换器及模数转换器的性能提升方法


[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别是涉及一种高速高精度模数转换器及模数转换器的性能提升方法。

技术介绍

[0002]模数转换器是将模拟信号转换为数字信号的电子器件，其速度和精度决定了信号采集和转换的质量。随着信息技术的发展，对信号采集和转换的要求越来越高，高速高精度模数转换器是整机系统需要的热点。制造工艺的进步带来速度提升的同时，也导致了信噪比和线性度的下降，存在以下几个方面的不足：
[0003](1)、随着工艺尺寸的缩小，器件尺寸越来越小，器件的失配误差越来越大，导致模数转换器的信噪比和线性度下降；
[0004](2)、随着工艺尺寸的缩小，器件本征增益越来越小，运算放大器的增益很难满足模数转换器的精度要求，这进一步导致模数转换的信噪比和线性度下降；
[0005](3)、传统的注入随机抖动信号的方式，可以提升模数转换器的转换线性度，但由于器件工艺偏差的影响，注入的随机抖动常常不能完全消除，导致提升线性度的同时，降低了模数转换器的信噪比。
[0006]因此，目前亟需一种高速高精度模数转换器的技术方案，以解决工艺偏差和器件本征增益不足导致的模数转换器信噪比和线性度下降问题，及抖动注入导致的信噪比下降的问题。

技术实现思路

[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高速高精度的模数转换器技术方案，以解决工艺偏差和器件本征增益不足导致的信噪比和线性度下降问题，以及抖动注入导致的信噪比下降的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案如下。
[0009]一种高速高精度模数转换器，包括输入配置模块、模数转换模块、自适应参数提取模块及整周期数据恢复模块，
[0010]所述自适应参数提取模块向所述输入配置模块发送配置控制信号，在所述配置控制信号的控制下，所述输入配置模块配置并产生模拟信号、量化控制信号及输出模式控制信号；
[0011]所述模数转换模块接收所述模拟信号、所述量化控制信号及所述输出模式控制信号，对所述模拟信号进行模数转换，得到数字信号，在所述量化控制信号及所述输出模式控制信号的控制下，当所述高速高精度模数转换器处于参数提取工作模式下时，对所述数字信号进行重新排列，得到重排数字信号，当所述高速高精度模数转换器处于正常工作模式下时，根据修正参数对所述数字信号进行校准，得到修正数字信号；
[0012]所述自适应参数提取模块向所述整周期数据恢复模块发送输出数据模式信息，所
述整周期数据恢复模块接收所述输出数据模式信息和所述重排数字信号，并根据所述输出数据模式信息将所述重排数字信号恢复成整周期的数据，得到并输出整周期重排数字信号；
[0013]所述自适应参数提取模块接收所述整周期修正数字信号，并采用基于自适应的参数提取方法从所述整周期重排数字信号中提取所述修正参数，再将所述修正参数送往所述模数转换器内部的参数存储器保存；
[0014]其中，所述修正参数至少包括抖动修正参数、增益修正参数及失配误差修正参数。
[0015]可选地，所述模数转换模块包括第一运算电路、n级依次级联的量化电路、n个随机数产生电路及n个模拟随机信号产生电路，n个所述随机数产生电路与n个所述模拟随机信号产生电路一一对应连接，所述随机数产生电路产生一个随机数字信号，所述模拟随机信号产生电路对所述随机数字信号进行数模转换，得到随机模拟信号；所述第一运算电路的第一输入端接所述模拟信号，所述第一运算电路的第二输入端接第一个所述随机模拟信号，所述第一运算电路的输出端接第1级所述量化电路的模拟输入端，所述第一运算电路对所述模拟信号及第一个所述随机模拟信号进行加法运算；第1级所述量化电路的反馈调节输入端接第二个所述随机模拟信号，第1级所述量化电路的控制输入端接第一个所述量化控制信号，第1级所述量化电路的模拟输出端接第2级所述量化电路的模拟输入端，第1级所述量化电路的数字输出端输出第1级所述数字信号；第i级所述量化电路的反馈调节输入端接第i+1个所述随机模拟信号，第i级所述量化电路的控制输入端接第i个所述量化控制信号，第i级所述量化电路的模拟输出端接第i+1级所述量化电路的模拟输入端，第i级所述量化电路的数字输出端输出第i级所述数字信号；第n级所述量化电路的数字输出端输出第n级所述数字信号；其中，n为大于等于2的整数，i为2～n
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1的整数。
[0016]可选地，第j级所述量化电路包括子模数转换器和乘法数模转换器，所述子模数转换器的模拟输入端作为第j级所述量化电路的模拟输入端，所述子模数转换器接模拟输入信号并对所述模拟输入信号进行模数转换，得到数字输出信号，所述子模数转换器的数字输出端作为第j级所述量化电路的数字输出端；所述乘法数模转换器包括子数模转换器、第二运算电路及放大器，所述子数模转换器接所述数字输出信号并对所述数字输出信号进行数模转换，得到模拟输出信号，所述第二运算电路的第一输入端接所述子模数转换器的模拟输入端，所述第二运算电路的第二输入端接所述模拟输出信号，所述第二运算电路的第三输入端作为第j级所述量化电路的反馈调节输入端，所述第二运算电路的第三输入端接所述随机模拟信号，所述第二运算电路的输出端接所述放大器的输入端，所述第二运算电路对所述模拟输入信号减去所述模拟输出信号再加上所述随机模拟信号运算；所述放大器的输出端作为第j级所述量化电路的模拟输出端；其中，j为1～n
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1的整数。
[0017]可选地，第n级所述量化电路包括子模数转换器，所述子模数转换器的模拟输入端作为第n级所述量化电路的模拟输入端，所述子模数转换器接模拟输入信号并对所述模拟输入信号进行模数转换，得到数字输出信号，所述子模数转换器的数字输出端作为第n级所述量化电路的数字输出端。
[0018]可选地，所述模数转换模块还包括数据对齐单元，所述数据对齐单元接收n个所述随机数字信号及n级所述数字信号，对每级所述量化电路的所述随机数字信号及所述数字信号进行对齐处理。
[0019]可选地，所述模数转换模块还包括数据重排单元，所述数据重排单元接所述输出模式控制信号及对齐后的n个所述随机数字信号及n级所述数字信号，在所述输出模式控制信号的控制下，当所述高速高精度模数转换器处于参数提取工作模式下时，对一次采样并对齐后的n个所述随机数字信号及n级所述数字信号进行重新排列，得到所述重排数字信号，并将所述重排数字信号分多次进行输出。
[0020]可选地，所述模数转换模块还包括数字校准单元，所述数字校准单元分别与所述数据对齐单元及所述参数存储器连接，当所述高速高精度模数转换器处于正常工作模式下时，所述数字校准单元根据所述参数存储器中保存的所述修正参数，对一次采样并对齐后的n个所述随机数字信号及n级所述数字信号进行校准修正，得到所述修正数字信号。
[0021]可选地，所述模数转换模块还包括输出接口单元，所述输出接口单元分别与所述数据重排单元、所述数字校准单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速高精度模数转换器，其特征在于，包括输入配置模块、模数转换模块、自适应参数提取模块及整周期数据恢复模块，所述自适应参数提取模块向所述输入配置模块发送配置控制信号，在所述配置控制信号的控制下，所述输入配置模块配置并产生模拟信号、量化控制信号及输出模式控制信号；所述模数转换模块接收所述模拟信号、所述量化控制信号及所述输出模式控制信号，对所述模拟信号进行模数转换，得到数字信号，在所述量化控制信号及所述输出模式控制信号的控制下，当所述高速高精度模数转换器处于参数提取工作模式下时，对所述数字信号进行重新排列，得到重排数字信号，当所述高速高精度模数转换器处于正常工作模式下时，根据修正参数对所述数字信号进行校准，得到修正数字信号；所述自适应参数提取模块向所述整周期数据恢复模块发送输出数据模式信息，所述整周期数据恢复模块接收所述输出数据模式信息和所述重排数字信号，并根据所述输出数据模式信息将所述重排数字信号恢复成整周期的数据，得到并输出整周期重排数字信号；所述自适应参数提取模块接收所述整周期修正数字信号，并采用基于自适应的参数提取方法从所述整周期重排数字信号中提取所述修正参数，再将所述修正参数送往所述模数转换器内部的参数存储器保存；其中，所述修正参数至少包括抖动修正参数、增益修正参数及失配误差修正参数。2.根据权利要求1所述的高速高精度模数转换器，其特征在于，所述模数转换模块包括第一运算电路、n级依次级联的量化电路、n个随机数产生电路及n个模拟随机信号产生电路，n个所述随机数产生电路与n个所述模拟随机信号产生电路一一对应连接，所述随机数产生电路产生一个随机数字信号，所述模拟随机信号产生电路对所述随机数字信号进行数模转换，得到随机模拟信号；所述第一运算电路的第一输入端接所述模拟信号，所述第一运算电路的第二输入端接第一个所述随机模拟信号，所述第一运算电路的输出端接第1级所述量化电路的模拟输入端，所述第一运算电路对所述模拟信号及第一个所述随机模拟信号进行加法运算；第1级所述量化电路的反馈调节输入端接第二个所述随机模拟信号，第1级所述量化电路的控制输入端接第一个所述量化控制信号，第1级所述量化电路的模拟输出端接第2级所述量化电路的模拟输入端，第1级所述量化电路的数字输出端输出第1级所述数字信号；第i级所述量化电路的反馈调节输入端接第i+1个所述随机模拟信号，第i级所述量化电路的控制输入端接第i个所述量化控制信号，第i级所述量化电路的模拟输出端接第i+1级所述量化电路的模拟输入端，第i级所述量化电路的数字输出端输出第i级所述数字信号；第n级所述量化电路的数字输出端输出第n级所述数字信号；其中，n为大于等于2的整数，i为2～n
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1的整数。3.根据权利要求2所述的高速高精度模数转换器，其特征在于，第j级所述量化电路包括子模数转换器和乘法数模转换器，所述子模数转换器的模拟输入端作为第j级所述量化电路的模拟输入端，所述子模数转换器接模拟输入信号并对所述模拟输入信号进行模数转换，得到数字输出信号，所述子模数转换器的数字输出端作为第j级所述量化电路的数字输出端；所述乘法数模转换器包括子数模转换器、第二运算电路及放大器，所述子数模转换器接所述数字输出信号并对所述数字输出信号进行数模转换，得到模拟输出信号，所述第二运算电路的第一输入端接所述子模数转换器的模拟输入端，所述第二运算电路的第二输入端接所述模拟输出信号，所述第二运算电路的第三输入端作为第j级所述量化电路的反馈
调节输入端，所述第二运算电路的第三输入端接所述随机模拟信号，所述第二运算电路的输出端接所述放大器的输入端，所述第二运算电路对所述模拟输入信号减去所述模拟输出信号再加上所述随机模拟信号运算；所述放大器的输出端作为第j级所述量化电路的模拟输出端；其中，j为1～n
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1的整数。4.根据权利要求2所述的高速高精度模数转换器，其特征在于，第n级所述量化电路包括子模数转换器，所述子模数转换器的模拟输入端作为第n级所述量化电路的模拟输入端，所述子模数转换器接模拟输入信号并对所述模拟输入信号进行模数转换，得到数字输出信号，所述子模数转换器的数字输出端作为第n级所述量化电路的数字输出端。5.根据权利要求3所述的高速高精度模数转换器，其特征在于，所述模数转换模块还包括数据对齐单元，所述数据对齐单元接收n个所述随机数字信号及n级所述数字信号，对每级所述量化电路的所述随机数字信号及所述数字信号进行对齐处理。6.根据权利要求5所述的高速高精度模数转换器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婷，李儒章，张勇，倪亚波，李梁，付东兵，王健安，陈光炳，
申请(专利权)人：重庆吉芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：