用于时间交织模数转换器的后台校准的系统和方法技术方案

用于时间交织模数转换器的后台校准的系统和方法，各种实施方案考虑通道-通道失配误差的后台校准。在特定实施方案中，通过比较I-ADC的输出与参考ADC的输出以及使二者之差与已知函数相关以获得校正信号来实现校准，所述校正信号可以被用来校正通道-通道失配误差。

【技术实现步骤摘要】
用于时间交织模数转换器的后台校准的系统和方法
本专利技术涉及交织ADC(模数转换器)，并且更具体地，涉及校准由交织ADC中的一个或更多个源造成的通道-通道失配误差的系统、装置和方法。
技术介绍
时间交织ADC(I-ADC)技术考虑模拟输入信号的功率-高效、高速采样和数字化。在单个ADC通道架构中，三个竞争的参数，1)精度、2)速度以及3)功率，通常是彼此抵触的。I-ADC架构允许达到高精度水平的挑战与以高速操作的挑战分开。以这样的方式，为达到给定采样率所需的功率消耗可以被优化。总地来说，I-ADC技术是达到极高速采样率的优选选项。I-ADC是一种具有多个并行采样通道的转换器阵列。每个通道的采样频率无需各个地满足奈奎斯特准则，而是I-ADC中的所有通道的组合输出的采样频率应当满足奈奎斯特准则。在理想情况下，I-ADC的采样率与交织并行ADC通道的数量成比例地提高。在实践中，每个ADC通道引入数个分量误差，例如时钟信号中的相移误差。为人所知的是，I-ADC引起新的限制性能的误差，这些误差是由多个ADC通道之间的传输路径失配(例如，传播延迟)、增益和偏置失配造成的。需要校准的失配类型可以总地被分为时序偏斜(timingskew)失配、带宽失配、偏置失配、增益失配以及静态非线性失配。组合的通道失配误差可以利用未知的模拟输入信号进行非线性地调制并且创建进一步限制I-ADC性能的信号相关误差项。此外，温度漂移、电源电压以及其他环境条件将会随时间改变该失配误差，这需要附加的失配校准。尽管已经提出了许多方案来最小化、补偿或校准各种失配源，但失配误差仍旧是高频输入信号的高精度、高速采样的瓶颈。为了校正每个失配误差，需要这样的方法来使感兴趣的误差与可观察的输出信号相关，该可观察的输出信号通常是形成I-ADC中的阵列的一个或更多个通道的数字输出信号。为实现收敛，每个失配误差与其可观察的输出信号的相关性对ADC输入处呈现的模拟输入信号来说必须是足够大的。此外，失配误差必须充分独立于其他失配误差。需要用于I-ADC电路的后台(background)校准的系统、装置和方法，来克服上面所述的局限性。
技术实现思路
本专利技术的各种实施方案提供I-ADC的后台校准。该校准减少由高速I-ADC内的若干个源造成的通道-通道失配误差，例如时序偏斜、增益误差、DC偏置误差以及静态非线性等。在本专利技术的特定实施方案中，通道-通道失配误差通过以下方式来校正：比较预校准参考ADC的输出与子ADC的输出，使二者之差与已知的误差信号(signature)相关联，以及将校正信号反馈到I-ADC以校正特定通道-通道失配误差。本专利技术的特定实施方案利用从输入信号获得的信息来限定表征已知失配误差的函数。该函数与计算的失配误差相关以生成针对每个失配误差类型的估计值。子ADC中的控制电路由该估计值生成校正信号，该校正信号被用来最小化或校正该失配误差。在各种实施方案中，参考ADC以相对于子ADC的预定时序关系对模拟输入信号进行采样，从而参考ADC的采样位置以预定间隔对准各自的子ADC的采样位置。附图说明现在将参照本专利技术的实施方案，本专利技术的实施例可以在附图中被图示。这些附图意图是图示说明性的而非限制性的。尽管本专利技术是在这些实施方案的上下文中进行描述的，但是应该理解，并非意图将本专利技术的范围限于这些特定实施方案。图1是现有技术的I-ADC设备的框图。图2是另一现有技术的交织ADC设备的框图。图3是根据各种实施方案的交织ADC设备的框图。图4是根据各种实施方案的交织ADC校准的时序图。图5是图示说明根据各种实施方案的通道-参考误差与相关基函数的相关的示图。图6是现有技术的分段结构(subranging)(或者流水线)ADC级的框图。图7图示说明根据各种实施方案的针对ADC静态失配误差的一组示例性相关基函数。图8图示说明时序偏斜与通道-参考误差的关系。图9图示说明根据各种实施方案的单音(single-tone)输入的实际斜率与从采样的输入信号的离散时间微分获得的估计斜率之间的预期相关性。图10是根据各种实施方案的交织ADC设备的框图。图11是根据本专利技术的各种实施方案的用于校准I-ADC设备的示意性过程的流程图。具体实施方式在以下描述中，为了说明的目的，对特定细节进行了阐述，以便提供本专利技术的理解。然而，本领域技术人员将明白的是，可以在没有这些细节的情况下实施本专利技术。本领域技术人员将认识到以下所述的本专利技术的实施方案可以以各种方式并且使用各种装置来执行。本领域技术人员还将认识到另外的修改、应用和实施方案在其范围内，如同本专利技术可以提供效用的另外的领域一样。因此，以下所述的实施方案举例说明本专利技术的特定实施方案，意在避免模糊本专利技术。说明书中提及“一个实施方案”、“实施方案”等是指结合所述实施方案所描述的具体的特征、结构、特性或功能被包含在本专利技术的至少一个实施方案中。在说明书不同地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在实施方案中”等不是必定都是指相同的实施方案。此外，附图中部件之间或者方法步骤之间的连接并不限于是通过直接的方式起作用的连接。相反，在不脱离本专利技术的教导的情况下，附图中图示说明的部件之间或者方法步骤之间的连接可以被修改或者通过添加到其中的中间部件或方法步骤而被改变。图1示出使用I-ADC设备100进行失配误差的后台校准的现有技术的最优化技术。共同输入信号102被输入到M个交织子ADC104。每总计M个ADC样本信号，进行一遍每个ADC顺序地对输入信号102的采样。表示为Diraw的子ADC104的数字输出数据106然后被输入到数字校准块108，该数字校准块108对交织子ADC104进行失配误差的开环后台校准。由于共同输入信号102是未知的，为进行校准以实现收敛对输入信号102的统计属性进行假设。遗憾的是，输入信号102的统计属性将会随时间改变，或者输入信号102会包括与特定失配失真表现其自身的频率相同的频率(例如，FS/M)。此外，将会是非常困难的是识别造成频谱中相应失真音调(tone)的失配误差，并且更加困难的是最小化该失配误差。结果，使用这种最优化技术的实践中的ADC校准将会是劣性的，造成无法最小化或校正失配误差的非收敛系统。最近的研究已经证实了向I-ADC系统引入描述ADC输入信号的新的可观察的输出的这种限制。假设额外的输出向所述系统引入充分的新信息，则该额外的输出在与现有的M个ADC通道的输出结合时可以潜在地导致收敛系统。图2是采用基于比较器的后台校准的现有技术的I-ADC设备的框图。数字校准块202使用反馈信息来校准子ADC中的误差，例如与每个采样时间阶段成比例的延迟。使用辅助比较器的目的在于，最小化由时序偏斜造成的通道-通道失配误差。在以单个采样器作为时序参考的情况下，辅助ADC的周期性采样位置将出现在由整体采样率限定的周期的整数倍处。图3是根据各种实施方案的具有后台校准的交织ADC设备的框图。校准出现在后台中并且不中断转换过程。在一个实施方案中，共同输入信号302被输入到用于M路交织的M个交织子ADC304。参考ADC310是具有等于或大于子ADC304的精确度的精确度的多位量化器。如图4中所示，参考ADC310以相对于每个子ADC304的预定时序关系对输入信号3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.04.12 US 61/474,401;2012.04.10 US 13/443,2971.一种交织ADC，所述交织ADC包括：参考ADC，所述参考ADC被耦合来接收模拟信号，所述参考ADC生成数字参考输出；多个子ADC，所述多个子ADC被耦合来接收所述模拟信号，所述多个子ADC响应于时钟在采样位置对所述模拟信号进行采样并且生成对应于所述模拟信号的采样部分的多个数字信号；校准块，所述校准块被耦合来接收所述多个数字信号和所述数字参考输出，所述校准块识别所述多个数字信号与所述数字参考输出之间的至少一个误差值；以及其中相关基函数被应用到所述至少一个误差值以生成误差估计信号，所述误差估计信号被用来补偿所述至少一个误差值，所述误差值从所述多个数字信号中的至少一个与所述数字参考输出之间的差来确定。2.如权利要求1所述的交织ADC，其中所述相关基函数包括关于所述模拟信号的斜率的信息。3.如权利要求1所述的交织ADC，其中所述至少一个误差值表示采样偏置误差、时序误差、带宽误差、增益误差或者静态非线性误差。4.如权利要求1所述的交织ADC，其中所述参考ADC被校准。5.如权利要求1所述的交织ADC，还包括乘法器电路，所述乘法器电路被耦合来接收所述至少一个误差值和所述相关基函数来产生所述误差估计信号。6.如权利要求5所述的交织ADC，其中所述估计信号为多个其他估计信号的加权和。7.如权利要求5所述的交织ADC，还包括校正电路，所述校正电路被耦合来接收所述误差估计信号，以减少所述多个子ADC中的至少一个所述子ADC的所述误差值。8.一种校准交织ADC的方法，所述方法包括以下步骤：在多个采样位置对模拟信号进行连续采样；以预定顺序在与所述多个采样位置对准的参考采样位置对所述模拟信号进行采样；将在所述采样位置采样的所述模拟信号转换为多个数字输出；将在所述参考采样位置采样的所述模拟信号转换为数字参考输出；从所述多个数字输出中的至少一个与所述数字参考输出之间的差确定至少一个误差值；使所述至少一个误差值与至少一个相关误差函数相关以生成至少一个估计信号；响应于所述至少一个估计信号生成校正信号；以及将所述校正信号应用到所述ADC中的子ADC以减少所述至少一个误差值。9.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·Z·斯特拉耶尔，H·S·李，
申请(专利权)人：美信集成产品公司，
类型：发明
国别省市：