1 / 30

基于误差修正算法的并行交替采样 ADC 的应用

基于误差修正算法的并行交替采样 ADC 的应用. 并行交替采样 ADC 原理. 并行交替采样 ADC （ Time-interleaved ADC, TI-ADC) 结构能够将多片相对低采样率的 ADC 芯片组合起来构成高采样率系统。. TI-ADC 的缺陷. 由于制造工艺的原因，通道间失配误差会降低整个 TI-ADC 系统的 SNR 和 SFDR. 三种失配误差 : 偏置误差（ Offset Error ） 增益误差（ Gain Error ） 采样间隔误差（ Timing-skew Error ）. 增益误差（ Gain Mismatch). 增益失配的示意图.

indira-bryant
Download Presentation

基于误差修正算法的并行交替采样 ADC 的应用

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 基于误差修正算法的并行交替采样ADC的应用

  2. 并行交替采样ADC原理 • 并行交替采样ADC（Time-interleaved ADC, TI-ADC)结构能够将多片相对低采样率的ADC芯片组合起来构成高采样率系统。

  3. TI-ADC的缺陷 由于制造工艺的原因，通道间失配误差会降低整个TI-ADC系统的SNR和SFDR. 三种失配误差: • 偏置误差（Offset Error） • 增益误差（Gain Error） • 采样间隔误差（Timing-skew Error）

  4. 增益误差（Gain Mismatch) 增益失配的示意图

  5. 增益失配的时域和频域分析 时域分析 频域分析  基本误差信号周期等于单个ADC采样周期（fs/M）  误差信号的幅度被输入正弦信号的幅度所调制  最大误差发生在输入正弦波的峰值处  误差信号的包络线频率等于输入正弦波频率 • 频域中的噪声峰：f noise =  fin + k x fs/M • 噪声频率与输入信号频率相关 • 噪声频率与采样频率相关 • k = i/M

  6. 采样间隔误差（Phase Mismatch) 时钟相位失配的示意图

  7. 时钟相位失配的时域和频域分析 时域分析 频域分析  频域中的噪声峰：f noise =  fin + k x fs/M  噪声频率与输入信号频率相关  噪声频率与采样频率相关  k = i/M  基本误差信号周期等于单个ADC采样周期（fs/M）  误差信号的幅度被输入正弦信号的导数所调制  最大误差发生在输入正弦波的过零处  误差信号的包络线频率等于输入正弦波频率，但相 相位与增益误差信号相差90度

  8. 偏置误差（Offset Mismatch) 偏置失配的示意图

  9. 偏置失配的时域和频域分析 时域分析 频域分析  频域中的噪声峰：f noise = k x fs/m  噪声频率与采样频率相关  k = i/M  误差与输入信号在时域和频域均无关  误差信号周期等于单个ADC采样周期

  10. 三种误差的总效应 Total Mismatch error: 增益和时间相位误差： 偏置误差：

  11. 数字后处理系统框图 数字后处理算法研究 误差估计算法 误差修正算法

  12. 混合滤波器组系统分析——TI-ADC • TI-ADC：

  13. TI-ADC重构滤波器（1） • 假设x(t)是1st Nyquist内的带限信号，则y(n)的Fourier transformation可以写成： 其中：

  14. TI-ADC重构滤波器（2） • 重构滤波器： 其中 与 • α (m+1)k 是 矩阵 A-1(d)的元素

  15. TI-ADC重构滤波器（3） • 重构滤波器的冲激响应

  16. TI-ADC重构滤波器（4） • 重构滤波器组的多相实现结构： • 频率相关的修正方法

  17. TI-ADC硬件设计 • 模拟输入信号1:M拆分与驱动 • 低失真 • 一致性好 • 多相时钟产生 • 低抖动 • 精确相移

  18. 14bit 320Msps TIADC（1） Implemented the Post-Processing There are Four ADCs operate in parallel

  19. 14bit 4Gsps TIADC Implemented the Post-Processing 4 ADCsAD6645

  20. 14bit 320Msps TIADC（2） • 模拟前端：功分器+变压器 • 多相时钟产生：分立锁相环结构 • FPGA内实时修正失配误差

  21. 14bit 320Msps TIADC（3） Fin = 59.0MHz Offset Error: (LSB)18.9 9.0 19.1 14.0 Gain Error: (%)0 -2.01 -1.57 -0.80 Time Error: (ps)0 -2.6 15.1 37.6 • 修正前:SINAD = 40.1dB SFDR = 41.0dB • 修正后:SINAD = 66.4dB SFDR = 92.1dB

  22. 8bit 4Gsps TIADC（1）

  23. 8bit 4Gsps TIADC AT84AD001B ADC数据接收和存储

  24. 8bit 4Gsps TIADC（2） • 模拟前端：功分器+变压器 • 多相时钟产生：集成锁相环+延迟线 • 高速LVDS信号接收

  25. 8bit 4Gsps TIADC （3） Fin = 803.0MHz Offset Error: (LSB)0 -3.78 -10.66 -3.38 Gain Error: (%)0 -2.65 -0.48 -1.69 Time Error: (ps)0 -39.63 -22.91 -81.22 • 修正前:SINAD = 17.3dB SFDR = 19.4dB • 修正后:SINAD = 35.4dB SFDR = 50.8dB

  26. 8bit 500Msps TIADC（1）

  27. 8bit 500Msps TIADC AD9480 ADC数据接收和存储

  28. 8bit 500Msps TIADC（2） • 模拟前端：可变增益放大器 • 多相时钟产生：集成锁相环 • DDR SDRAM大容量数据缓存

  29. 8bit 4Gsps TIADC （3） Fin = 50.0MHz Offset Error: (LSB)0 -4.1 Gain Error: (%)0 1.006 Time Error: (ps)0 47.3 • 修正前:SINAD = 35.5dB SFDR = 35.2dB • 修正后:SINAD = 44.6dB SFDR = 62.8dB

  30. Thanks !

More Related