一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法技术方案

本发明专利技术公开一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法，属于高速高精度模拟数字转换领域。该方法包括如下步骤：计算得到子通道带时间失配误差的输出；对子通道带时间失配误差的输出进行校准补偿；采用微分器进行求导，对微分器的输出进行修正。本发明专利技术主要在于补偿电路用五点数值微分公式来实现微分器，与直接FIR型滤波器来做求导相比，大量减少微分器所需要的面积；用微分器修正模块对微分器做一次调整以后，补偿后的信号性能明显会优于补偿后。后。后。

【技术实现步骤摘要】
一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法


[0001]本专利技术涉及高速高精度模拟数字转换
，特别涉及一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法。

技术介绍

[0002]时间交织ADC是一种在一组M个子ADC中循环的架构，因此总吞吐量是各个子ADC采样率的M倍。理论上，任意类型或结构的ADC都可以作为TIADC的子ADC。TIADC的原理结构如图1所示，与单通道ADC相比，这种架构可以保持与子ADC一样的精度的同时，使采样率进一步提高。但是，TIADC的各通道时序如图2所示，交织的通道间存在的各种失配误差，严重降低了TI
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ADC的性能，其中时间失配误差是最为难以消除的。
[0003]假设整个系统的采样周期为，每个子ADC采样周期为，那么模拟输入信号经过TIADC采样量化以后的数字输出为：其中为子ADC的输出，为TIADC的输出，为TIADC的采样周期。对做离散傅里叶变换可以得到在频域的表达为：做离散傅里叶变换可以得到在频域的表达为：为TIADC的输出频响，为第i个子通道ADC的输出频响，M为TIADC通道数，为采样角频率。倘若存在采样时间失配，会使TIADC的采样不均匀，假设第i个通道的时间失配误差为，那么TIADC的数字输出为：，那么TIADC的数字输出为：为第i通道的误差系数，通常满足。对做离散傅里叶变换可以得到在频域的表达为：当输入信号为正弦信号时：
为输出角频率，为冲激函数。从公式上可以看出，时间失配误差在频谱上出现多余的谐波，导致TIADC的性能大幅度的降低，时间失配误差在频谱上出现的频点位于：时间失配的频点与输入频率和采样频率都有关，引入的谐波会直接影响TIADC的SFDR（Spurious
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Free
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Dynamic
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Range，无杂散动态范围），进而降低整个系统的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法，以解决
技术介绍
中的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法，包括：计算得到子通道带时间失配误差的输出；对子通道带时间失配误差的输出进行校准补偿；采用微分器进行求导，对微分器的输出进行修正。
[0006]在一种实施方式中，计算得到子通道带时间失配误差的输出包括：将0通道输出切换成参考通道输出，估计出个子通道的时间失配误差；在收敛以后将0通道输出从参考通道切换回0通道的输出，估计出个子通道的时间失配误差；由于，；用泰勒级数展开公式表示子通道带时间失配误差的输出为：误差的输出为：为第i子通道的理想输出，k为常数，为第i通道的时间失配系数的k次方，为第i通道的输出的k阶导。
[0007]在一种实施方式中，对子通道带时间失配误差的输出进行校准补偿后的输出为：在一种实施方式中，对子通道带时间失配误差的输出进行校准补偿后的输出为：为第i通道的时间失配系数的3次方，为第i通道的输出的3阶导。
[0008]在一种实施方式中，所述微分器采用基于五点公式的拉格朗日插值多项式的一阶
数值微分公式来计算一阶导数值：数值微分公式来计算一阶导数值：为TIADC输出信号的一阶导，、、、为前后相邻的四个采样点。
[0009]在一种实施方式中，对微分器的输出进行修正包括：假设原本的一阶导数值设为：修正系数表示与实际导数值之间的偏差；在得到参考通道与0通道的时间失配误差和以后，得到两通道之间的相对误差；给0通道和参考通道灌输相同的输入，那么两通道的输出分别为：给0通道和参考通道灌输相同的输入，那么两通道的输出分别为：为参考通道的输出，为第0通道的输出；用泰勒级数展开至第一阶得到：到：为理想采样点的导数值；因为无法得知理想点的微分值，用实际输出的微分值近似替换，最后表示为：因为假设微分器的输出与实际导数值之间存在一个待修正系数，通过提取修正系数，用公式表示为：，用公式表示为：为修正系数的倒数；因为：结合得出：输出最后表示为：得到待修正系数后，在微分器的输出最后补偿上就能实现对微分器的
修正。
[0010]本专利技术提供的一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法中，具有以下有益效果：（1）本专利技术主要在于补偿电路用五点数值微分公式来实现微分器，与直接FIR型滤波器来做求导相比，大量减少微分器所需要的面积：一个微分器只需要四个寄存器，两个乘法器和一个加法器；（2）关键路径更短，综合更容易实现更高频率；（3）经过仿真可以验证利用传统五点数值微分公式所设计的结构与经过修正以后的微分器结构相比，相同误差，相同频点能有超过30dB的提升。
附图说明
[0011]图1是TIADC原理图示意图。
[0012]图2是TIADC各通道时序示意图。
[0013]图3是TIADC时间失配误差校准电路结构示意图。
[0014]图4是校准模块结构示意图。
[0015]图5是微分器修正模块结构示意图。
[0016]图6是修正系数后微分器结构示意图。
[0017]图7是频点校准前SFDR。
[0018]图8是频点校准后SFDR。
具体实施方式
[0019]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0020]本专利技术提供一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法，在假设整个TIADC并行采集系统的偏置与增益误差为零的条件下，通过补偿时间失配误差和微分器的输出误差来提高系统采样输出信号质量。
[0021]如图3所示，本专利技术的补偿结构需要结合TIADC前馈式时间失配误差估计结构，本实施例以四通道为例，首先将0通道输出切换成参考通道输出，估计出四个子通道的时间失配误差。在收敛以后将0通道输出从参考通道切换回0通道的输出，估计出四个子通道的时间失配误差。
[0022]通常子通道的时间失配误差远小于1，即，。所以用泰勒级数展开公式来表示子通道带时间失配误差的输出：。
[0023]为第i子通道的的理想输出，k为常数(k=1,2,
…
)，为第i通道的时间失配系
数的k次方，为第i通道的输出的k阶导。补偿结构根据传统的高阶级联结构，在得到子通道带时间失配误差的输出以后，根据图4的校准模块结构进行补偿，得到最后的输出结果为：为：为第i通道的时间失配系数的3次方，为第i通道的输出，为第i通道的输出的3阶导。经过校准以后的输出去除了一阶和二阶的误差项，因为最后输出的性能一方面和时间失配误差的估计有关，另一方面和用微分器求导的准确度有关。
[0024]微分器通常会选择用直接型FIR滤波器结构，通常会将阶数设计在30阶以上才能满足性能要求，本专利技术的微分器采用基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法，其特征在于，包括：计算得到子通道带时间失配误差的输出；对子通道带时间失配误差的输出进行校准补偿；采用微分器进行求导，对微分器的输出进行修正。2.如权利要求1所述的补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法，其特征在于，计算得到子通道带时间失配误差的输出包括：将0通道输出切换成参考通道输出，估计出个子通道的时间失配误差；在收敛以后将0通道输出从参考通道切换回0通道的输出，估计出个子通道的时间失配误差；由于，；用泰勒级数展开公式表示子通道带时间失配误差的输出为：输出为：为第i子通道的理想输出，k为常数，为第i通道的时间失配系数的k次方，为第i通道的输出的k阶导。3.如权利要求2所述的补偿TIADC并行采集系统时间偏移误差的方法，其特征在于，对子通道带时间失配误差的输出进行校准补偿后的输出为：子通道带时间失配误差的输出进行校准补偿后的输出为：为第i通道的时间失配系数的3次方，为第i通道的输出的3阶导。4.如权利要求3所述的补偿TIADC并行采集系统时间偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭凡，程剑平，董业民，
申请(专利权)人：上海芯炽科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：