[发明专利]一种带参考通道的TIADC的数字后台实时补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速、高精度模数转换技术领域，具体地说是一种对TIADC中通道间失配误差的校准结构和方法。

背景技术

模数转换器(Analog-to-Digital Converters,ADC)在高速图像视频处理，无线通信，数字示波器等领域有着广泛的应用。随着这些设备的工作速度越来越高，对于应用于其中的ADC的转换速率要求也越来越高。而如今，各种结构的单通道ADC，速度和精度两方面不断逼近已有实现条件下的性能极限。为了提高ADC系统的转换速率，一种方法是采用多个ADC时间交织的方式工作，由此发展出的多通道时间交织ADC(Timing-Interleaved ADC，TIADC)得到了广泛的应用。然而，由于通道之间的失调失配、增益失配以及采样时刻的失配，严重限制了TIADC系统的动态性能。

针对TIADC的失配误差，国内外已提出了许多方案来进行各种误差的分析和补偿方法，国内如邹月娴和张尚良发明的基于拉格朗日插值方法的TIADC时间失配实时补偿算法(邹月娴，张尚良.一种基于拉格朗日插值方法的时间交替模拟数字转换(TIADC)系统时间失配实时补偿算法.中国专利：200910109487.6，2009-08-21)，刘素娟，王俊山等人发明的一种新的针对TIADC系统时间误差的估计方法(刘素娟，王俊山等.一种新的针对TIADC系统时间误差的估计方法.中国专利：201310193800.5，20132.05.22)，但是这些算法校正所需的硬件和性能的代价太大，且校准的精度有限。S.Jamal和D.Fu等人提出基于随机斩波对失调失配进行校准，基于相关运算(correlation-based algorithms)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-b 120-Msample/s time-interleaved analog-to-digital converter with digital background calibration[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,v 37,n 12,p 1618-1627,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。Huawen Jin和Edward Lee等人提出增加一个冗余通道以使通道随机化的方法，通过将各种失配误差杂散失真打散，改善了系统的无杂散动态范围(Huawen Jin；Lee,E；Hassoun,M.Time-interleaved A/D converter with channel randomizationProceedings of 1997 IEEE International Symposium on Circuits and Systems(ISCAS)1997.)，但该方法并不能改善TIADC系统的信噪比。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足之处，提供一种带参考通道的TIADC的数字后台实时补偿方法，能在纯数字域实现对TIADC通道间失配误差的实时补偿，对输入信号频率没有限制，且能适用于任意通道数的TIADC通道失配误差校准。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种带参考通道的TIADC的数字后台实时补偿方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、构建带参考通道的TIADC的校准系统；

所述校准系统的组成包括：时钟控制器、带参考通道的TIADC、后台校准模块和数据选择器单元；

所述带参考通道的TIADC是由N个子通道ADC并联构成的TIADC以及一个参考通道ADC组成；

后台校准模块是由失配误差补偿单元、求差单元和趋零型自适应校准单元组成；

步骤2、所述参考通道ADC和TIADC中的任一子通道ADC利用所述时钟控制器分别对外部模拟输入信号x进行同一时刻的采样，并分别利用式(1)和式(2)进行转换获得参考通道数字信号y_r和任一子通道数字信号y_j后输出至所述后台校准模块；