分时交替模数转换器通道失配校准技术进展
2021-07-24罗向东牛光珊
刘 聪,罗向东,牛光珊
(南通大学 信息科学技术学院,江苏 南通 226019)
近20 年来,随着通信技术迅速发展,现代通信系统对模数转换器(analog to digital converter,ADC)提出了很高的要求,往往需要其接收宽带、大动态信号。对ADC 来说,宽带和高频意味着快速的数据转换速率;大动态则意味着高效的采样精度。由于制造工艺的限制,单片ADC 很难同时满足这两个指标。1980 年Blank 和Hodges[1]首次提出了分时交替模数转换器(time interleaved analog to digital converter,TIADC)采样技术,作为一种多通道数据并行采集技术,TIADC 依靠各子通道间的精确配合,可以突破高速与高精度相互制约的瓶颈。利用TIADC技术是目前高速高分辨率ADC 设计的一种有效方案,它能够将系统的整体采样速率提高到每秒千兆次采样(Gsps)以上。
然而,由于器件不匹配、电压不稳定等环境因素的影响,各个通道间工作情况不可能完全一致,会造成各通道间存在失配误差。这些失配因素主要包括偏置误差、增益误差和时间误差,此外还有带宽误差及非线性误差,它们在信号的输出频谱中引入噪声,严重影响了TIADC 系统的性能。因此,如何校正TIADC 系统通道间的各种失配误差,提高系统整体的性能是目前国内外模数转换器数据通信领域所共同面临并亟待解决的关键问题之一。
1 TIADC 采样技术
TIADC 系统由M 个完全相同的ADC 组成,并行工作,如图1 所示。系统中每一个ADC 实际上以较低的采样速率fs/M 进行采样和转换,而整个系统就可以实现更高的净采样速率fs(采样周期Ts=1/fs)。举例而言,通过分时交替4 个12 bit,250 Msps 的ADC,理论上就可以实现12 bit,1 Gsps 的TIADC 系统。……