1、基于誤差修正算法的并行交替采樣    基于誤差修正算法的并行交替采樣ADC的應用     并行交替采樣ADC原理并行交替采樣ADC(Time-interleaved ADC, TI-ADC)結構能夠將多片相對低采樣率的ADC芯片組合起來構成高采樣率系統.TI-ADC的缺陷由于制造工藝的原因,通道間失配誤差會降低整個TI-ADC系統的SNR和SFDR. 三種失配誤差:偏置誤差(Offset Error)增益誤差(Gain Error)采樣間隔誤差(Timing-skew Error)增益誤差(Gain Mismatc

2、h) 增益失配的示意圖增益失配的時域和頻域分析時域分析頻域分析基本誤差信號周期等于單個ADC采樣周期(fs/M)誤差信號的幅度被輸入正弦信號的幅度所調制最大誤差發生在輸入正弦波的峰值處誤差信號的包絡線頻率等于輸入正弦波頻率頻域中的噪聲峰: f noise = fin + k x fs/M噪聲頻率與輸入信號頻率相關 噪聲頻率與采樣頻率相關k = i/M采樣間隔誤差(Phase Mismatch)時鐘相位失配的示意圖時鐘相位失配的時域和頻域分析時域分析頻域分析基本誤差信號周期等于單個ADC采樣周期(fs/M)誤差信號的幅度被輸入正弦信號的導數所調制最大誤差發生在輸入正弦波的過零處誤差信號的包絡線頻

3、率等于輸入正弦波頻率,但相 相位與增益誤差信號相差90度頻域中的噪聲峰: f noise = fin + k x fs/M噪聲頻率與輸入信號頻率相關噪聲頻率與采樣頻率相關k = i/M偏置誤差(Offset Mismatch)偏置失配的示意圖偏置失配的時域和頻域分析時域分析頻域分析誤差與輸入信號在時域和頻域均無關誤差信號周期等于單個ADC采樣周期頻域中的噪聲峰: f noise = k x fs/m噪聲頻率與采樣頻率相關k = i/M三種誤差的總效應Total Mismatch error:增益和時間相位誤差:偏置誤差:數字后處理系統框圖數字后處理算法研究誤差估計算法誤差修正算法混合濾波器組系

4、統分析TI-ADCTI-ADC:TI-ADC重構濾波器(1)假設x(t)是1st Nyquist內的帶限信號,則y(n)的Fourier transformation可以寫成:其中:TI-ADC重構濾波器(2)重構濾波器:其中與 (m+1)k 是 矩陣 A-1(d)的元素TI-ADC重構濾波器(3)重構濾波器的沖激響應TI-ADC重構濾波器(4)重構濾波器組的多相實現結構:頻率相關的修正方法TI-ADC硬件設計Offset Error: (LSB)18.9 9.0 19.1 14.0Gain Error: (%)0 -2.01 -1.57 -0.80Time Error: (ps)0 -2.6

5、 15.1 37.6修正前:SINAD = 40.1dBSFDR = 41.0dB修正后:SINAD = 66.4dBSFDR = 92.1dB8bit 4Gsps TIADC(1)8bit 4Gsps TIADCAT84AD001BADC數據接收和存儲8bit 4Gsps TIADC(2)模擬前端:功分器+變壓器多相時鐘產生:集成鎖相環+延遲線 高速LVDS信號接收8bit 4Gsps TIADC (3)Fin = 803.0MHzOffset Error: (LSB)0 -3.78 -10.66 -3.38Gain Error: (%)0 -2.65 -0.48 -1.69Time Err

6、or: (ps)0 -39.63 -22.91 -81.22修正前:SINAD = 17.3dBSFDR = 19.4dB修正后:SINAD = 35.4dBSFDR = 50.8dB8bit 500Msps TIADC(1)8bit 500Msps TIADCAD9480ADC數據接收和存儲8bit 500Msps TIADC(2)模擬前端:可變增益放大器多相時鐘產生:集成鎖相環DDR SDRAM大容量數據緩存8bit 4Gsps TIADC (3)Fin = 50.0MHzOffset Error: (LSB)0 -4.1Gain Error: (%)0 1.006 Time Error: (ps)0 47.3 修正前:SINAD = 35.5dBSFDR = 35.2dB修正后:SINAD = 44.6dBSFDR = 62.8dBThanks !一個M通道TI-ADC系統由M個ADC轉換通道構成,每個轉換通道的采樣率為fs/M,采樣相位差為2pi/M,各通道采樣同一個模擬信號,將轉換結果按采樣順序排列,最終數據的等