[发明专利]一种用于TIADC采样时间误差的校准模块及其校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟数字转换领域，更具体地说是一种多通道时间交织模数转换器采样时间误差的校准模块及其校准算法。

背景技术

通信系统、雷达、图像/视频处理等现代电子系统需要高速、高精度的模数转换器。传统的单通道模数转换器要在保证高精度的同时实现高速度将面临物理上的限制，特别是随着深亚微米CMOS工艺向更低电源电压、更小特征尺寸方向发展将使采用传统结构的高精度、高速模数转换器的设计变得越发困难。

多通道时间交叉模数转换器通过并行采集技术可以突破工艺因素带来的限制，使模数转换器的速度成倍的提高，但制造过程中工艺的偏差严重限制了TI模数转换器的系统精度。有研究表明，不论单通道模数转换器的精度如何，呈正态分布的标准差1％的通道间失配便会将多通道系统的精度限制在7bit以下。

通道间误差主要包括失调误差、增益误差、采样时间误差三种。在校准时间误差方面，已有多种方法被提出。S.Jamal和D.Fu等人提出的基于相关运算(correlation-based algorithms)对采样时间失配进行校准(Jamal Shafiq M,Fu Daihong,Hurst Paul J,Lewis Stephen H.A 10-b120-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。Chung-Yi Wang和Jieh-Tsorng Wu等人提出在通道之间做过零检测来提取通道间的误差(“A Background Timing-Skew Calibration Technique for Time-Interleaved Analog-to-Digital Converters”Chung-Yi Wang,Student Member,IEEE,and Jieh-Tsorng Wu,Member,IEEE)，然而这种方案对于输入信号的频率具有很高的要求。Roger Petigny和Hugo Gicquel等人提出增加一个与TIADC子通道精度相似的的参考通道来进行校准(“Background Time Skew Calibration for Time-Interleaved ADC Using Phase Detection Method”)，然而这种方案对于参考通道的要求比较高，硬件消耗较高。目前已有的方法都存在着不足。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足之处，提供一种用于TIADC采样时间误差的校准模块及其校准方，以期能适用于任意通道的TIADC系统校准且适用于整个Nyquist采样频率以内的信号，并获得各通道之间的相对采样时间误差并进行高效的补偿，从而以较小的硬件开销快速准确地实现通道间时间误差的校准。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种用于TIADC采样时间误差的校准模块，所述TIADC是由数据转换模块和数据复合模块构成，所述数据转换模块是由M个采样保持电路和M个子通道ADC构成的M个通道而组成；所述M个采样保持电路分别由M个采样时钟进行控制；单个子通道ADC的采样时钟周期是系统采用时钟周期的M倍；其特点是：

在所述数据转换模块上并联设置一参考通道，从而形成带参考通道的数据转换模块；所述参考通道由一个采样保持电路和一个单bit参考通道ADC串联而成；在所述带参考通道的数据转换模块和数据复合模块之间设置所述校准模块；

所述校准模块是由M个自相关运算模块、存储器、M-1个求差模块以及M-1个误差补偿模块组成；

所述M个自相关运算模块中的第i个自相关运算模块为二输入一输出的运算模块，并由第i个乘法器，第i个第一增益模块，第i个第二增益模块，第i个第一加法器和第i个延时器构成，1≤i≤M；

所述第i个乘法器模块接收所述数据转换模块的第i个通道输出的结果和同时刻参考通道输出的结果并进行运算，获得的结果传递给所述第i个第一增益模块，经过所述第i个第一增益模块的运算传递给所述第i个第一加法器作为第i个第一加法器的一个加数；